路面管理系統(tǒng)_第2章

1、路面管理系統(tǒng)長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第二章 路面狀況數(shù)據(jù)采集本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：o理解路面使用性能的概念；o掌握平整度、損壞狀況、承載能力、抗滑能力等路面狀況數(shù)據(jù)及交通數(shù)據(jù)的采集方法；o了解先進(jìn)、快速的測(cè)試方法及其發(fā)展方向。 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第二章 路面狀況數(shù)據(jù)采集o路面狀況數(shù)據(jù)是編制道路養(yǎng)護(hù)和改建計(jì)劃的依據(jù)。路面管理決策的恰當(dāng)與否，在很大程度上依賴于能否及時(shí)而真實(shí)地采集到路面狀況數(shù)據(jù)。 o以目測(cè)、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷路況速度慢、易片面o必須用快速、可靠的方法采集路面狀況數(shù)據(jù)長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第一節(jié) 路面使用性能一、功能性能o路面的基本功能是為車輛提供快速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的行駛表面

2、。路面的功能性能是指路面滿足這一基本功能的能力，它反映了路面的行駛質(zhì)量或服務(wù)水平。o從路面狀況的角度看，影響路面行駛質(zhì)量的主要因素是路面平整度。 o路面平整度，隨車輛荷載的反復(fù)作用，周圍環(huán)境（溫度和濕度）的周期變化影響和路面齡期的增加而逐漸下降 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院平整度隨時(shí)間的變化分析期最大不平整容許限度平整度（IRI）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第一節(jié) 路面使用性能二、結(jié)構(gòu)性能（損壞狀況）o路面的結(jié)構(gòu)性能，是指路面結(jié)構(gòu)保持完好的程度。長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第一節(jié) 路面使用性能三、結(jié)構(gòu)承載力o路面結(jié)構(gòu)的承載能力，是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前還能承受的行車荷載作用次數(shù)，或者還能使用

3、的年數(shù)。o對(duì)于柔性路面，通常采用路表面無破損彎沉測(cè)定方法評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載力，也即依據(jù)彎沉值的大小確定其剩余壽命。o路面結(jié)構(gòu)的承載力同損壞狀況有著內(nèi)在的聯(lián)系。 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院結(jié)構(gòu)承載力隨時(shí)間的變化長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第一節(jié) 路面使用性能四、安全性o安全性主要指路面表面的抗滑能力。o此外，在車轍深度超過1013mm情況下，高速行駛的車輛會(huì)因轍內(nèi)積水而出現(xiàn)飄滑，產(chǎn)生交通事故。長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第一節(jié) 路面使用性能五、美觀o美觀是指路面的外觀給道路使用者的視覺印象。它包括反光和炫目、夜晚能見度、表面結(jié)構(gòu)和顏色的均勻性等方面。長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第二節(jié) 平整度測(cè)定o路面

4、平整度定義：路面表面誘使行駛車輛出現(xiàn)振動(dòng)的高程變化。n駕乘者最直接的感受n對(duì)車輛磨損、燃油消耗、行駛舒適、路面損壞和交通安全等產(chǎn)生直接影響o平整度測(cè)定方法和儀器大體上可劃分成三大類型：n斷面類平整度測(cè)定n反應(yīng)類平整度測(cè)定n主觀評(píng)估法長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院一、斷面類平整度測(cè)定o水準(zhǔn)測(cè)量：n水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺n結(jié)果穩(wěn)定、速度慢n采用反應(yīng)類平整度儀測(cè)定時(shí)，用于測(cè)定標(biāo)定路段的平整度o梁式斷面儀n由英國運(yùn)輸和道路研究所（TRRL）研制，半自動(dòng)化，速度較水準(zhǔn)測(cè)量快o慣性斷面儀（GMR類）n跟隨輪車身同路表距離n豎向加速度計(jì)慣性參考系長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院一、斷面類平整度測(cè)定o慣性斷面儀的改進(jìn)n非接觸式

5、位移傳感器o縱斷面分析儀n法國路橋中心試驗(yàn)室（LCPC）生產(chǎn)的一種慣性斷面儀n可用于測(cè)定各種平整度的路面，測(cè)定速度可在15140km/h范圍內(nèi) 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院一種激光斷面儀長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院斷面類平整度測(cè)定方法的特點(diǎn)o主要優(yōu)點(diǎn)n直接得到輪跡帶路表面的實(shí)際斷面，依據(jù)它可以對(duì)路面平整度的特性進(jìn)行分析。 o主要缺點(diǎn)n對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量和TRRL梁斷面儀來說，測(cè)定速度太慢，不宜用于大范圍的數(shù)據(jù)采集；n對(duì)于慣性斷面儀和縱斷面分析儀來說，則儀器的精密度高，操作運(yùn)用和維修技術(shù)要求高，購置和使用費(fèi)用也高，因而其廣泛應(yīng)用受到了限制。 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院二、反應(yīng)類平整度測(cè)定o在車上安裝由一傳

6、感器和一顯示器組成的儀器，可以傳感和積累車輛以一定速度駛經(jīng)不平整路面時(shí)懸掛系的豎向位移量 o儀器得到的測(cè)定值，通常是一個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)值，每計(jì)一個(gè)數(shù)相應(yīng)于一定的懸掛系位移量。 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院反應(yīng)類平整度測(cè)定儀器o1940年代，美國公路局的平整度儀（BPR平整度儀）n單輪拖車n機(jī)械式積分器n測(cè)定速度32km/ho英國TRRL在BPR基礎(chǔ)上，顛簸累積儀（BI）n拖車式p與BPR類似n車載式p量測(cè)后軸同車身之間懸掛系的位移長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院反應(yīng)類平整度測(cè)定系統(tǒng)特點(diǎn)o優(yōu)點(diǎn)：n價(jià)格低廉，操作簡便，可用于大范圍內(nèi)的路面平整度快速測(cè)定 o缺點(diǎn)：n時(shí)間穩(wěn)定性差（對(duì)策：經(jīng)常標(biāo)定）p同一臺(tái)儀器在不同時(shí)

7、期測(cè)定的結(jié)果不一致；n轉(zhuǎn)換性差（對(duì)策：通用的平整度指標(biāo)）p一個(gè)部門測(cè)定的結(jié)果很少能為其它部門所復(fù)制，因而，不同部門的測(cè)定結(jié)果難以進(jìn)行對(duì)比；n不能給出路面表面的真實(shí)斷面p無法利用測(cè)定結(jié)果考察和分析影響路況的路表特性。 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)o平均調(diào)整坡（ARS）n反應(yīng)類平整度儀n單位行駛距離內(nèi)懸掛系的累積行程 （m/km）n不同反應(yīng)類平整度儀測(cè)定值之間，可以建立良好的相關(guān)關(guān)系。（注意：這種關(guān)系只能在測(cè)定速度相同的條件下才能成立 ）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)o縱斷面平整度指標(biāo)n功率譜分析（PSD）n豎向加速度均方根（RMSVA）p相鄰斷面坡度變化同抽樣點(diǎn)間距的比值的

8、均方根 p斷面坡度定義為抽樣點(diǎn)的高程變化同相應(yīng)間隔的水平距離的比值 n直尺指數(shù)（SEI）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)o國際平整度指數(shù)（IRI）n世界銀行于1982年織織了有巴西、英、美、法等國專家參加的國際研究小組，在巴西進(jìn)行了大規(guī)模的路面平整度試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上提出了采用國際平整度指數(shù)（IRI）的建議 n同反應(yīng)類平整度測(cè)定系統(tǒng)類似，但是采用的是數(shù)學(xué)模型模擬l/4車（即單輪，類似于拖車）以規(guī)定速度行駛在路面斷面上，分析行駛距離內(nèi)由于動(dòng)態(tài)反應(yīng)懸掛系的累積豎向位移量 n標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定速度規(guī)定為80km/h，其測(cè)定結(jié)果也以m/km表示 n不同測(cè)定方法的測(cè)定結(jié)果，采用IRI表示后，具有良好的可比

9、性 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)o主觀評(píng)估法n無法采用斷面類或反應(yīng)類測(cè)定系統(tǒng)量測(cè)平整度，而又需要對(duì)路面的平整度作粗略的評(píng)估時(shí)，可以采用主觀評(píng)估的方法估計(jì)其IRI值 n評(píng)估的依據(jù)是對(duì)不同平整度的路面在路表形狀和行駛感覺等方面的特性描述 n考慮的評(píng)估因素：p1. 表面形狀和缺陷：凹陷、搓板和坑槽。p2行駛感覺：用評(píng)估者感受到的起伏不平和劇烈運(yùn)動(dòng)表示。p3行駛速度：在干燥和直路上無交通擁擠狀況下通?？尚旭偟乃俣?長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青混凝土和表面處治路面平整度的主觀評(píng)價(jià) 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院我國現(xiàn)行的平整度測(cè)試方法o三米直尺o連續(xù)式平整度儀o車載式顛簸累積儀長沙理工大學(xué) 公

10、路工程學(xué)院第三節(jié) 路面損壞狀況調(diào)查o調(diào)查方法n損壞分類（每一類明確的定義）n損壞分級(jí)（每一類的輕重程度）n通常采用目測(cè)尺量調(diào)查工作量很大n網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)可抽樣調(diào)查n攝像+圖像識(shí)別p速度快p設(shè)備昂貴長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o龜裂n相互交錯(cuò)的疲勞裂縫，形成一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)，形如鱷魚皮狀 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o塊狀裂縫n可出現(xiàn)在非承載部位n多邊形大塊長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o泛油n瀝青膠結(jié)料向路表面聚集的現(xiàn)象 n起初一般表現(xiàn)為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的油斑，最終連成一片黑亮的油膜 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o橫向裂

11、縫n與道路中線近于垂直n有時(shí)伴有少量支縫長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o縱向裂縫n與道路中線大致平行n有時(shí)伴有少量支縫 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o車轍n路表面沿輪跡的縱向凹陷 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o波浪（搓板）n路表面有規(guī)律的縱向起伏。n波峰和波谷交替出現(xiàn)，間隔很近，一般在60cm以內(nèi) 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o坑槽n路面中出現(xiàn)的碗狀坑洞n通常是松散、龜裂等其它損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o沉陷n路表面的局部凹陷（參看上頁圖）n與路基沉陷引起的大規(guī)模沉陷有區(qū)別長沙理工大

12、學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o松散n路面材料（集料和瀝青）逐漸從路面脫開并散失n瀝青偏少，瀝青與集料粘結(jié)差，瀝青老化而變硬n輪跡帶處往往最嚴(yán)重長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o磨光n集料棱角被磨成圓滑或平滑狀n所采用的集料不耐磨和車輪反復(fù)作用所造成長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型o修補(bǔ)n修補(bǔ)本身并非損壞現(xiàn)象，但它反映路面曾經(jīng)損壞并已采取過修理措施的面積。n影響行駛平穩(wěn)和路容美觀 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o分為四類：n斷裂類n豎向位移類n接縫類n表層類長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o斷裂類n縱向裂縫p平等或近于

13、平等路面中心線n橫向（斜向）裂縫p垂直或斜向路面中心線n角隅斷裂p從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8mn交叉裂縫和斷裂板p兩條以上裂縫交叉，使板斷裂成3塊以上長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o斷裂類：縱、橫向裂縫長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o斷裂類：縱、橫向裂縫n按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度分為3個(gè)輕重程度n輕微p縫隙邊緣無碎裂或錯(cuò)臺(tái)的細(xì)裂縫，縫隙寬度小于3mm ；或填封良好、邊緣無碎裂或錯(cuò)臺(tái)的裂縫n中等p縫隙邊緣中等碎裂（或）錯(cuò)臺(tái)小于10mm的裂縫，且縫隙寬度小于15mmn嚴(yán)重p縫隙邊緣嚴(yán)重碎裂或錯(cuò)臺(tái)大于10mm，且縫隙寬度大于15mm長沙

14、理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o斷裂類：角隅斷裂、交叉裂縫和斷裂板n按裂縫等級(jí)和板斷裂的塊數(shù)分為3個(gè)輕重程度等級(jí)n輕微p板被輕微裂縫分割成23塊n中等p板被中等裂縫分割成34塊，或被輕微裂縫分割成5塊以上n嚴(yán)重p板被嚴(yán)重裂縫分割成45塊，或被中等裂縫分割成5塊以上長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o豎向位移類n沉陷n脹起n按其對(duì)行車的影響分為3個(gè)輕重程度等級(jí)n輕微p車輛以限速駛過時(shí)僅引起無不舒適感的輕微跳動(dòng)n中等p車輛駛過時(shí)有產(chǎn)生不舒適感的較大跳動(dòng)n嚴(yán)重p車輛駛過時(shí)產(chǎn)生過大的跳動(dòng)，引起嚴(yán)重不舒適或不安全長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o接

15、縫類n接縫填縫料損壞p按填縫料出現(xiàn)老化、擠出、缺損的情況分為3個(gè)輕重等級(jí)n縱向接縫張開p按張開量分為2個(gè)輕重等級(jí)n唧泥和板底脫空p按外觀和車輛駛過的反應(yīng)分為2個(gè)輕重等級(jí)n錯(cuò)臺(tái)p按相鄰板邊緣的高差大小分為3個(gè)輕重等級(jí)n接縫碎裂p按碎裂范圍和程度分為3個(gè)輕重等級(jí)n拱起p按對(duì)行車的影響分為3級(jí)（與沉陷和脹起標(biāo)準(zhǔn)相同）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院水泥混凝土路面主要損壞類型o表層類n磨損和露骨p按磨損或露骨的深度分為2級(jí)n紋裂、網(wǎng)裂和起皮p按是否出現(xiàn)起皮和起皮的面積分為3級(jí)n活性集料反應(yīng)引起的網(wǎng)裂p按起皮和接縫碎裂的狀況分為3級(jí)n粗集料凍融裂紋p按裂紋位置（是否只在自由邊？）及其碎裂情況分為3級(jí)n坑洞p不

16、分輕重程度等級(jí)n修補(bǔ)p按修補(bǔ)處再次出現(xiàn)損壞的情況，分為3級(jí)長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第四節(jié) 結(jié)構(gòu)承載力測(cè)定o測(cè)定目的：n（1）鑒別路網(wǎng)內(nèi)路面結(jié)構(gòu)承載能力較差或不足之處，以便確定需采取改建措施的路段；n（2）預(yù)估現(xiàn)有路面的剩余壽命，以制定今后的改建計(jì)劃；n（3）研究結(jié)構(gòu)能力隨時(shí)間的變化，或分析路面出現(xiàn)過早損壞的原因；n（4）為加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)和依據(jù)。 o測(cè)定方法：n破損試驗(yàn)n無破損試驗(yàn)（無損檢測(cè)）：彎沉長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第四節(jié) 結(jié)構(gòu)承載力測(cè)定o彎沉n可以反映路面的結(jié)構(gòu)承載能力n理想的彎沉測(cè)定應(yīng)包含兩方面：p最大彎沉值p彎沉盆o彎沉測(cè)定系統(tǒng)n（1）貝克曼梁彎沉儀；n（2）自動(dòng)彎沉

17、儀；n（3）穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀；n（4）脈沖彎沉儀 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定o貝克曼梁彎沉儀（回彈彎沉）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定o貝克曼梁彎沉儀長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定o自動(dòng)彎沉儀（總彎沉）長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院測(cè)定方法o影響測(cè)試結(jié)果的加載條件：n輪重、輪壓和加載時(shí)間o自動(dòng)彎沉儀n兩臺(tái)彎沉梁n測(cè)試車沿輪跡帶行駛o貝克曼梁彎沉儀n兩臺(tái)或一臺(tái)儀器n一臺(tái)時(shí)，沿外側(cè)輪跡帶布置o測(cè)點(diǎn)間距n2050mn視路段長度和要求的測(cè)定精度而定長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院測(cè)定結(jié)果處理o代表彎沉值n彎沉的變異性較大n考慮了：p保證率p溫度修正p季節(jié)（濕度）修正n適當(dāng)?shù)姆侄伍L沙理工大

18、學(xué) 公路工程學(xué)院測(cè)定結(jié)果處理o溫度濕度修正n瀝青面層的勁度隨溫度而變，路基和基層的模量隨濕度而變n以20作為標(biāo)準(zhǔn)路面溫度，以最不利潮濕或冬融季節(jié)作為測(cè)定時(shí)期n對(duì)于其它環(huán)境條件下測(cè)定的結(jié)果，應(yīng)作溫度和濕度修正 長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)定o穩(wěn)態(tài)彎沉儀n固定頻率的正弦動(dòng)荷載n動(dòng)彎沉曲線n為保證震動(dòng)時(shí)儀器不跳離路面，儀器自重須大于動(dòng)荷載，影響結(jié)果o脈沖或落錘彎沉儀（FWD）n落錘的沖擊力（半正弦脈沖力）n改變質(zhì)量或落高施加不同級(jí)位荷載n動(dòng)彎沉曲線長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院FWD長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院PFWD長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院測(cè)定方法o可得到：n最大彎沉n彎沉盆o評(píng)定路面承載能力

19、n1.通過對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層模量的估算，應(yīng)用理論解分析路面的結(jié)構(gòu)能力p水泥路面p瀝青路面n2.利用路基模量估算值，直接評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載能力p僅瀝青路面長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院第五節(jié) 抗滑能力測(cè)定o抗滑能力n輪胎受制動(dòng)時(shí)沿路表面滑移所產(chǎn)生的力 n路面的表面特性n式中： f摩阻系數(shù)； F在路表面運(yùn)動(dòng)的摩阻力； W垂直于路表面的荷載。 o測(cè)定方法：n制動(dòng)距離法n鎖輪拖車法n偏轉(zhuǎn)輪拖車法n擺式儀法。 /fF W長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院一、制動(dòng)距離法n以一定速度在潮濕路面上行駛的4輪小客車或輕貨車，當(dāng)4個(gè)車輪被制動(dòng)時(shí)，車輛減速滑移到停止的距離，可用以表征非穩(wěn)態(tài)的抗滑能力，以制動(dòng)距離SDN表示 n標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試速度：p64.4km/hp不宜低于32km/hn至少測(cè)定3次，算術(shù)平均值2225sVSDNL長沙理工大學(xué) 公路工程學(xué)院二、鎖輪拖車法o裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎的單輪拖車，由汽車拖拉以要求的測(cè)定速度在灑水潤濕的路面上行駛o抱鎖測(cè)試輪