应用落锤式挠度仪Fwd检测机场刚性铺面课件

1、應用錘式撓儀（Fwd）檢測機場剛性鋪面之探討立德管理學院報告學生：王嗣村指導教授：李宗霖教授 卜遠程教授(景文) 7/21/20221簡報大綱研究動機研究目的研究架構文獻回顧研究方法預期成效7/21/20222前言（1/5）本研究係國科會96年計畫，進重撓檢測(Falling Weight Deflectometer, FWD)與地資訊系統整合應用於空軍機場鋪面維護管系統之研究。今年需完成重撓檢測與現之鋪面檢測與維護管制之文獻回顧與分析，提出具體可之非破壞檢測作業程序與機場鋪面管制。將模擬之檢測與管資建立關式資庫及圖徵的方式呈現，以備後續研究之用。 7/21/20223前言（2/5）本研究報告

2、僅節錄重撓檢測與現之鋪面檢測與維護管制之文獻回顧與分析，並針對軍民航機場提出具體可之非破壞檢測作業程序與機場鋪面管制。7/21/20224前言（3/5）一般而言，剛性鋪面的特性為：耐衝擊力較大、耐高溫（尤其戰鬥機，其引擎噴射火焰溫度極高，不適合於柔性鋪面）、承載高、使用壽命較長、維修頻較少等優點。國內機場設計規劃多為軍用機場，後因任務需要才改為軍民合用機場，所以跑道多採用剛性道面設計。 7/21/20225前言（4/5）機場剛性鋪面需承受強大的荷重與環境因素影響，當剛性道面版塊因強度不足、底基層承載力不足或溫度等因素造成版塊破（斷）裂時，就必須要進行適當的修補，以確保航空器的安全。7/21/2

3、0226前言（5/5）近飛機設計逐漸有大型化、重型化趨勢，確掌握道面強現況與變化趨勢，將可判斷正確維護時機，及時進剛性鋪面養護工作。7/21/20227研究動機近幾年之機場鋪面工程已對生命週期管理的概念非常重視，而非破壞性檢測具有不影響機場航運的優勢，迅速診斷並擷取機場鋪面資訊。藉由各種分析方式獲得鋪面強度資訊以便探討機場剛性鋪面損壞原因及推估鋪面劣化趨勢，進而建置具備可信度與實用價值之機場剛性鋪面資訊系統。7/21/20228研究目的本研究進錘式撓檢測(FWD) 應用於機場剛性鋪面維護管系統之研究，並將完成錘式撓檢測與現之鋪面檢測與維護管制之文獻回顧與分析，提出具體可之非破壞檢測作業程序與機

4、場鋪面管機制。 7/21/20229研究架構7/21/202210文獻回顧（1/11）Falling Weight Deflectometer(簡稱FWD)錘式撓儀為現今各國常用於鋪面撓檢測儀器。FWD能有效獲得撓資與各層回彈模。FWD用於鋪面養護管以分析鋪面結構進而推估鋪面剩餘壽命。7/21/202211文獻回顧（2/11）鋪面重撓儀（FWD）由於為衝擊式荷重，造成的振頻範圍較廣，施載的幅也較高，被公認為最能代表鋪面承受航空器（重）駛時所顯現情況。世界各國亦陸續將其為大型試驗或現地撓檢測之主要設備，以有效地掌握現地鋪面之學現象。7/21/202212文獻回顧（3/11）常用的非破壞性撓法試驗

5、大致分為穩態與衝擊試驗。前項試驗以道評審儀為主，後者則以重撓儀（FWD）為主，由於其荷重為衝擊式荷重，造成的振頻範圍較廣，施載的幅也較高，被公認為最能代表鋪面承受航空器（重車）駛時所顯現情況。7/21/202213文獻回顧（4/11）錘式撓儀工作原 錘式撓儀（Falling Weight Deflectometer, 簡稱FWD）基本原，是用重錘敲擊於荷重平鈑上所產生之衝擊能，模擬輛或航機機作用於鋪面結構各層組成材上，並由佈設於錘平鈑單側之地音探測器（Geophones）測地表振動速，經積分獲得鋪面表面在受衝擊時之各點撓值，即一般所熟知的撓盤（Deflection Basin）。此一撓資，經運

6、算可求得鋪面結構之各種評指標，進而瞭解鋪面承載能以及剩餘壽。 7/21/202214文獻回顧（5/11）重撓儀使用與校估 非破壞檢測資的可貴在於能夠記各個測試位置的鋪面強相關變化。一般鋪面強變化，受到面層、底基層厚，鋪面材溫效應，季節性作用，地下水位高，霜凍深，以及非破壞檢測設備情況的多因素影響。7/21/202215文獻回顧（6/11）由於機場鋪面設計時所依據之設計載重遠高於一般鋪面設計，也因此機場鋪面結構厚與強普遍高於一般鋪面，而執機場撓檢測，所需之模擬衝擊載重亦相對增加。有鑑於機場鋪面之鋪面結構需求，荷重能高於一般公所用之重撓儀之重型重撓儀（Heavy Falling Weight De

7、flectometer，簡稱HWD）。7/21/202216文獻回顧（7/11）FWD應用於柔性鋪面溫度預測模式 溫度對瀝青鋪面長年影響甚劇，能左右柔 性鋪面於高（低）氣溫下之鋪面強度，因 此撓度檢測過程中需利用鋪面溫度資料來 決定代表性瀝青鋪面溫度，並作為後續分 析鋪面強度的一重要指標。7/21/202217文獻回顧（8/11）FWD 應用於柔性鋪面溫度預測模式 此篇探討溫度預測模式對於瀝青鋪面 中點深度位置之有效溫度預測成效，為收 集鋪面溫度資料，選擇國道高速公路局中 壢工務段與關西工務段區內瀝青鋪面進行 溫度量測。另外，並探討紅外線溫度槍量 測表面溫度方式及天候型態對溫度之影響。7/21

8、/202218文獻回顧（9/11）輕便型落錘式撓度儀(PFWD) 此研究採用 PFWD於高雄市內多條重要道路檢測，利用其撓度資料彙整出鋪面結構性分析指標，選擇適用於PFWD 三點撓度量測之指標如面層曲率指標( SCI ) 、底層破壞指標( BDI ) 進行運算，透過動態圓錐貫入儀( DCP )檢測底層與路基求得回彈模數，並利用鋪面分析軟體Kenlayer 模擬分析鋪面施測下應變反應，以結合施測成果建立鋪面撓度指標反應模式。7/21/202219文獻回顧（10/11）堅硬層深對於FWD之影響 此篇於台灣大學實驗道同厚之剛性鋪面，以重撓儀進非破壞性撓試驗，用動有限元素法與靜反算程式分析撓資，比較鋪

9、面動與靜反應之差，以及堅硬層有關之鋪面動為，並考堅硬層對反算之影響，建動修正係，以改善靜線彈性反算程式之分析成效。7/21/202220文獻回顧（11/11）堅硬層深對於FWD之影響 FWD 檢測荷重分析部分，針對同剛性鋪面結構提出重撓儀檢測荷重範圍之建議。期望透過本研究有關靜線彈性反算改善之探討，並針對同鋪面結構提出FWD檢測荷重建議，有助於提升重撓資收集與分析之品質，以及鋪面反算結果之可靠。7/21/202221研究方法錘式撓儀簡介FWD儀器優缺點FWD撓資訊應用非破壞性鋪面結構撓法分析模式各類型鋪面檢測方式區分7/21/202222錘式撓儀簡介用同重的錘與撞擊高對鋪面製造出同大小的衝擊載

10、重。模擬輛走於機場剛性鋪面之為，藉由作用與變位間之關係以學分析方法求得剛性鋪面結構強。衝擊載重產生相近於移動荷重的撓曲線，較符合學基礎，且可輕的改變荷重值，用以評估鋪面材的敏威性。7/21/202223重型錘式撓儀檢測7/21/202224FWD錘作用示意7/21/202225FWD Dynatest 8000型荷重範圍:7-120 KN（1500 27000 lbf）接收器目:主要有7個，最多可達9個，其位置可調整。載重脈衝波形：半個正弦波形載重時：0.025 0.03 秒7/21/202226FWD檢測儀器配備簡圖7/21/202227FWD儀器優缺點優點施作迅速且精確，最高每小時可檢測6

11、0個點。載重選擇範圍很廣，7 120 kN。同功能的鋪面結構也能應用，重現性佳。缺點適用軟弱基土壤之鋪面結構。低頻時難以確實掌握。7/21/202228FWD撓資訊應用撓值研判鋪面結構成效。撓盤透過指標法結果分析鋪面結構成效。透過撓獲得鋪面各層回彈模。加鋪厚設計撓法評估結構。7/21/202229非破壞性鋪面結構撓法分析模式 撓指標法（Deflection Index Method） 係以經驗公式及統計分析進定性研判。應分析法（Stress Analysis Method） 建於學分析與學模式上。7/21/202230指標法與應分析法之優缺點7/21/202231機場剛性鋪面系統撓指標法與應力

12、分析法之比較鋪面結構強評估模式建實際案例分析與探討7/21/202232實際案例分析與探討（1/8）一般而言，道路採剛性鋪面者，其PCC版厚度大致介於20公分至30公分之間，落重式撓度儀常用荷重為9,000磅，若版厚加大至3545公分以上者，其荷重則宜加大至20,00030,000磅，甚至提高至50,000磅以上。 7/21/202233重撓試驗測示意圖 實際案例分析與探討（2/8）7/21/202234實際案例分析與探討（3/8）落重式撓度儀原理示意圖 7/21/202235實際案例分析與探討（4/8）落重式撓度儀感測器位置示意圖 7/21/202236實際案例分析與探討（5/8） 舖面變形

13、之撓度盤曲線7/21/202237實際案例分析與探討（6/8）FWD檢測區域標示圖 7/21/202238實際案例分析與探討（7/8）匯入後的版塊圖徵屬性表（部分欄位）7/21/202239實際案例分析與探討（8/8）衝擊勁度模數（ISM）及載重傳遞效率（ LTE）檢測分析結果 7/21/202240預期成效FWD撓值可有效預測鋪面各層指標與應變關係，藉以研判鋪面結構強，為鋪面養護作業的考準則。用FWD監測鋪築品質，仍須考施工速與時間。FWD從最初撓檢測與回彈模的計算，至今用其檢測資做進一步與鋪面況績效做一詮釋，從鋪面新建至養護管，FWD檢測資能提供工程上的評斷準則與考。7/21/202241

14、參考文獻（1/4）廖啟州、林登峰，PFWD 鋪面撓度指標反應模式建立之研究，第十四屆鋪面工程學術研討會暨2007 世界華人鋪面專家聯合學術研討會，斗六，2007年9月。廖啟州、 黃致瑋、 黃偉慶，鋪面溫度模式預測成效之探討，第十四屆鋪面工程學術研討會暨2007 世界華人鋪面專家聯合學術研討會，斗六，2007年9月。7/21/202242參考文獻（2/4）林士群 ，落重撓度儀於機場鋪面檢測之應用 ，鋪面落重饒度儀檢測反算及應用研習會研討會，台北，2007年2月。志棟、耀斌，非破壞性檢測於鋪面績效評估之應用 以重式撓儀為 ，鋪面落重饒度儀檢測反算及應用研習會研討會，台北，2007年2月。周家蓓、陳

15、翔，重撓儀施測荷重範圍及堅硬層對反算結果之影響，鋪面落重饒度儀檢測反算及應用研習會研討會，台北，2007年2月。7/21/202243參考文獻（3/4）張德文 、胡光 ，鋪面重撓試驗動分析與應用，鋪面落重饒度儀檢測反算及應用研習會研討會，台北，2007年2月。陳怡先，道面重撓檢測分析實務與機場PCN分析，鋪面落重饒度儀檢測反算及應用研習會研討會，台北，2007年2月。7/21/202244參考文獻（4/4）交通部民用航空局，民用機場設計暨運作規範 ，2003年12月。周家蓓鋪面評估與管理，道路工程施工維護管理研習會，台北，2002年3月。許阿明、邱垂德、呂理成鋪面損壞調查與維修策略探討，道路工程施工維護管理研習會，台