路面功能檢測(cè)補(bǔ)充

路面功能檢測(cè)補(bǔ)充第一頁，共37頁。?功能和安全方面的使用性能為道路用戶所最關(guān)心，而道路的管理部門往往更關(guān)注結(jié)構(gòu)方面的使用性能。?路面使用性能的三個(gè)方面既有區(qū)別又有一定的內(nèi)在聯(lián)系，但至今尚未能找到它們之間的可靠相關(guān)關(guān)系，尚難以用—個(gè)綜合的定義來表征，只能分別采用不同的定義和評(píng)價(jià)方法。第二頁，共37頁。§11-2路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定路面結(jié)構(gòu)承載能力－－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)，或還能 使用的年數(shù)表征指標(biāo)為彎沉值，反映路面整體強(qiáng)度或各層模量。路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定方法可分為破壞和無破壞兩類。第三頁，共37頁。1．破壞類評(píng)定法路面結(jié)構(gòu)承載能力的破壞類評(píng)定，是從路面各結(jié)構(gòu) 層內(nèi)鉆取試樣，通過室內(nèi)試驗(yàn)，確定各項(xiàng)計(jì)算參 數(shù)，估算出結(jié)構(gòu)承載能力。由于不可能在路面上 大量取樣，所得參數(shù)反映的路面情況有一定的局限性。2．無破壞類評(píng)定法無破壞類評(píng)定，一般通過路表彎沉測(cè)定來估其路面結(jié)構(gòu)承載能力。第四頁，共37頁。一、彎沉測(cè)定彎沉:一般是指路基或路面表面在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)車的荷載 作用下輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形值(總彎沉)或 垂直回彈變形值(回彈彎沉)，以0.01mm為單位。測(cè)定系統(tǒng)有：1)貝克曼梁彎沉儀（靜態(tài)、路表最大彎沉值）2)自動(dòng)彎沉儀（靜態(tài)、路表最大彎沉值）3)穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀（動(dòng)態(tài)、最大彎沉及彎沉盆）4)脈沖彎沉儀（動(dòng)態(tài)、最大彎沉及彎沉盆）第五頁，共37頁。（一）靜態(tài)彎沉測(cè)定1、貝克曼梁：特點(diǎn):儀具結(jié)構(gòu)及操作簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低，價(jià)格低廉，測(cè)試數(shù)據(jù)為靜態(tài)彎沉；缺點(diǎn):測(cè)試準(zhǔn)確程度受人為影響大，工作效率低。貝克曼梁彎沉儀適合于低等級(jí)公路的施工、日常養(yǎng)護(hù)及舊路評(píng)價(jià)的檢測(cè)，也可用于高等級(jí)公路的施工質(zhì)量控制。第六頁，共37頁。2、自動(dòng)彎沉儀英法等國在計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上于20世 紀(jì)70～80年代研制出了自動(dòng)彎沉儀。自動(dòng)彎沉 儀以位移傳感器自動(dòng)測(cè)試彎沉信號(hào)，通過工業(yè)微 機(jī)設(shè)置程序控制測(cè)量機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)作,減輕了操作人 員的勞動(dòng)強(qiáng)度。這類設(shè)備屬于行駛采樣、靜態(tài)彎沉類。第七頁，共37頁。自動(dòng)彎沉儀的基本測(cè)試原理是模仿貝克曼梁的工作 方式，只是采用位移傳感器替換百分表進(jìn)行自動(dòng) 測(cè)量，同時(shí)改變了前后測(cè)臂的長(zhǎng)度比例，通過標(biāo) 定程序?qū)⑺鶞y(cè)彎沉值直接自動(dòng)記錄下來。自動(dòng)彎 沉儀分2大類:(1)從車輪后方插入測(cè)試梁，所測(cè)結(jié)果同貝克曼梁的回彈彎沉基本一樣；(2)測(cè)試梁從車輪前方插入，所測(cè)結(jié)果為總彎沉，與回彈彎沉有一定區(qū)別。第八頁，共37頁。（二）動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)定1、落錘彎沉儀（脈沖彎沉儀）（FWD）工作原理：由一定重量的落錘自由下落從而產(chǎn)生相 應(yīng)的當(dāng)量荷載，這種加載方式所產(chǎn)生的彎沉與行 駛車輛對(duì)地面的作用非常相似，能夠得到動(dòng)態(tài)彎 沉及彎沉盆數(shù)據(jù)。落錘彎沉儀分為2種類型:

牽引式：由牽引車拖掛落錘彎沉儀進(jìn)行工作；

內(nèi)置式：測(cè)試裝置整體安裝在車輛內(nèi)部完成測(cè)試工作。落錘彎沉儀一般由牽引車、荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測(cè)裝置和運(yùn)算控制系統(tǒng)組成。第九頁，共37頁。第十頁，共37頁。2、穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀：利用動(dòng)荷發(fā)生器對(duì)路面施加周期性 載荷，由分布于路面的一組傳感器采集彎沉盆信息。此類彎沉儀的主要優(yōu)點(diǎn)是:克服了靜力彎沉儀的缺陷， 應(yīng)用了慣性參考點(diǎn)，測(cè)試精度、速度都有較大的提 高。缺點(diǎn):(1)與施加的動(dòng)荷相比，靜力預(yù)載較大。由于大多數(shù) 路面材料具有應(yīng)力敏感性，因此，該靜力預(yù)載在試 驗(yàn)開始前就已經(jīng)影響了路面材料的應(yīng)力狀態(tài)；(2)施加的動(dòng)荷較小，不能反映實(shí)際行車輪載的作用。第十一頁，共37頁。(三)彎沉測(cè)試影響因素(1)環(huán)境影響因素測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、季節(jié)及地質(zhì)狀況均會(huì)對(duì)彎沉測(cè)值大 小產(chǎn)生影響。通常情況下路面溫度越高則實(shí)測(cè)彎沉值越偏 大，這可以通過規(guī)程中路面彎沉溫度修正曲線的斜率均為 負(fù)值體現(xiàn)出來（K3）。實(shí)測(cè)彎沉值還應(yīng)該依照《公路瀝青 路面設(shè)計(jì)規(guī)范》所推薦的系數(shù)表進(jìn)行季節(jié)影響系數(shù)K1和 濕度影響系數(shù)K2的修正。(2)人為影響因素在進(jìn)行彎沉測(cè)試時(shí)，有些情況下人為影響作用較大。為此， 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員必須經(jīng)過嚴(yán)格的操作技術(shù)培訓(xùn)，測(cè)試過程中 認(rèn)真按照規(guī)范要求工作。第十二頁，共37頁。(3)設(shè)備影響因素彎沉檢測(cè)所使用的設(shè)備情況對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)有直接影響。 首先設(shè)備各部分技術(shù)條件必須滿足試驗(yàn)規(guī)程的要求， 機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)良好，電控系統(tǒng)工作正常；其次每臺(tái) 設(shè)備在檢測(cè)前應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格的例行標(biāo)定；最后操作 人員必須認(rèn)真按照儀器的操作程序進(jìn)行工作。以上 這些環(huán)節(jié)都是保證測(cè)得準(zhǔn)確彎沉數(shù)據(jù)的條件。此外， 對(duì)于自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備還應(yīng)該注意在標(biāo)定和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 時(shí)的外界電磁波的干擾問題，大部分設(shè)備雖然盡可 能采取了屏蔽防護(hù)措施，但在某些特殊條件下干擾 信號(hào)依然會(huì)影響測(cè)試的數(shù)據(jù)。因此，在強(qiáng)磁場(chǎng)、高 壓電線或無線電波發(fā)射站等干擾源附近進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 試時(shí)應(yīng)注意觀察數(shù)據(jù)的異常變化。第十三頁，共37頁。(四)數(shù)據(jù)處理

如前所述，各種條件下測(cè)出的彎沉值受多種因素影響，在設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)使用前就需要做相應(yīng)的修正。對(duì)于瀝青路面彎沉的溫度修正系數(shù)K3可以按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTJ059-95)規(guī)定的方法計(jì)算；但對(duì)于我國目前大部分高速公路為高填路堤及采用較好質(zhì)量的路基路面材料的情況，季節(jié)和濕度對(duì)強(qiáng)度的影響作用如何評(píng)價(jià)有待重新認(rèn)識(shí)，在應(yīng)用現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范中季節(jié)影響系數(shù)K1和濕度影響系數(shù)K2時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮。因此各種設(shè)備測(cè)出的原始彎沉值應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的系數(shù)修正，然后針對(duì)檢測(cè)路段計(jì)算相應(yīng)的代表彎沉值進(jìn)行彎沉評(píng)價(jià)。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的彎沉值除進(jìn)行上述系數(shù)修正處理外，當(dāng)用不同類型設(shè)備時(shí)按我國規(guī)范規(guī)定還應(yīng)與貝克曼梁彎沉儀作相關(guān)關(guān)系對(duì)比試驗(yàn)。第十四頁，共37頁。?代表彎沉值計(jì)算

l0(l0)K1K2K3各測(cè)點(diǎn)彎沉平均值；各測(cè)點(diǎn)彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差；保證率系數(shù)；季節(jié)影響系數(shù)；濕度影響系數(shù)；穩(wěn)定影響系數(shù)；l0

K1

K2

K3第十五頁，共37頁。第十六頁，共37頁。二、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)目的為確定路面的剩余壽命。主要作為路面結(jié)構(gòu)完好程度及其損壞發(fā)展速度，確定 其改建措施，作為加鋪層（補(bǔ)強(qiáng)）設(shè)計(jì)的依據(jù)。結(jié)構(gòu)承載能力以彎沉表征，以路段的代表彎沉表示。路面設(shè)計(jì)中采用設(shè)計(jì)彎沉值，設(shè)計(jì)彎沉值代表路面結(jié)構(gòu)無損傷時(shí)的狀態(tài)。容許彎沉是路面結(jié)構(gòu)達(dá)到某一破壞狀態(tài)時(shí)的彎沉，對(duì)于破壞狀態(tài)的定義不同，彎沉的鄰界值不同。第十七頁，共37頁。我國以路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)龜裂為標(biāo)準(zhǔn)，容許彎沉為設(shè)計(jì) 彎沉的1.2倍。利用設(shè)計(jì)彎沉與標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用 次數(shù)有關(guān)，利用代表彎沉等于1.2倍設(shè)計(jì)彎沉，可 以確定路面結(jié)構(gòu)承受了的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)， 于設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)比較可得路面 的剩余壽命。?根據(jù)動(dòng)態(tài)彎沉盆數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到路面各結(jié)構(gòu)層彈性模量。?瀝青路面采用強(qiáng)度系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)：SSI＝路面容許彎沉/路面代表彎沉第十八頁，共37頁?！?1-3路面結(jié)構(gòu)損壞狀況評(píng)定路面損壞形態(tài)和特征是多種多樣的。引起損壞的原因是多方面的，主要為：1、行車荷載――超載、重復(fù)荷載和水平荷載等2、環(huán)境因素――溫度、溫度變化、濕度變化、冰 凍作用等3、施工因素――施工水平、施工技術(shù)、施工機(jī)械、 作業(yè)方式4、材料因素――原材料性質(zhì)、混合料的組成等表征破損的參數(shù)為：類型、嚴(yán)重程度、范圍（大小） 等。第十九頁，共37頁。一、損壞類型1.裂縫或斷裂類－－路面結(jié)構(gòu)的整體性因裂縫或斷裂而受到損壞。2.永久變形類－－路面結(jié)構(gòu)雖仍保持整體性，但形狀在各種因素的作用下產(chǎn)生較大的變形。3.表面損壞類－－路表出現(xiàn)的局部缺陷，如材料的散失或磨損等。4.接縫損壞類－－同水泥混凝土路面接縫（縱縫或 橫縫）有關(guān)的損壞，如填封材料的失效或喪失， 接縫附近局部寬度和深度范圍內(nèi)的混凝土碎裂等。第二十頁，共37頁。二、損壞分級(jí)目的：為區(qū)分同一種損壞對(duì)路面使用性能的不同影響程度。一般分為2~3個(gè)等級(jí)。對(duì)于裂縫或斷裂類損壞，主要考慮對(duì)結(jié)構(gòu)整體性影響的程度；對(duì)變形類損壞，主要考慮對(duì)行車舒適性的影響程度；表面類損壞一般不分級(jí)；一般通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查目測(cè)確定。第二十一頁，共37頁。三、損壞評(píng)價(jià)采用扣分法：其要點(diǎn)為損壞類形定義、嚴(yán)重程度的分級(jí)以及扣分值的確定。評(píng)價(jià)模型的建立方法同樣采用主觀客觀相結(jié)合方法。路面狀況指數(shù)PCI主觀評(píng)分方法：人員組成：主要為公路部門的管理、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)人員評(píng)分路段選擇：?jiǎn)我黄茡p類形和兩種或兩種以上的 破損路段并且要求具有不同損壞嚴(yán)重程度和范圍 的兩部分路段。第二十二頁，共37頁。評(píng)分結(jié)果整理：確定各種損壞類形、嚴(yán)重程度和范 圍的扣分值。然后，確定修正值，適應(yīng)多種破損 路段的評(píng)價(jià)?？鄯种荡_定方法為以單一損壞路段的損壞類形和嚴(yán)重程度的評(píng)分?jǐn)?shù)整理單一損壞類形的扣分值。修正值確定方法為：1、以多種破損路段的評(píng)分結(jié)果與按單項(xiàng)扣分值累計(jì) 而得到的總扣分值的關(guān)系（回歸）確定。（以扣 分次數(shù)進(jìn)行）2、分層加權(quán)累加方法，即進(jìn)行每一種損壞類形加權(quán) 累加不同嚴(yán)重程度的扣分值，然后再加權(quán)累加不 同損壞類形的扣分值得到總扣分值。第二十三頁，共37頁。路面平整度－路面表面誘使行駛車輛出現(xiàn)振動(dòng)的高 程變化。平整度對(duì)路面及行車質(zhì)量的影響：1、對(duì)舒適性影響2、對(duì)車速影響3、對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響4、對(duì)道路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的影響§11-4路面行駛質(zhì)量第二十四頁，共37頁。路面行駛質(zhì)量（或行駛舒適性）影響因素：（1）路面表面的平整度特性；（2）車輛懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)特性；（3）人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)或接受能力從路面狀況方面考慮，影響路面行駛質(zhì)量的主要 因素是路面平整度。是使用者考慮的行駛舒適 性，即從使用者角度反映道路的功能。第二十五頁，共37頁。一、平整度測(cè)定方法（一）斷面類平整度測(cè)定斷面類平整度測(cè)定－－直接沿行駛車輛的輪跡量測(cè)路面表 面的高程，得到路表縱斷面，通過數(shù)學(xué)分析后采用綜合 統(tǒng)計(jì)量作為其平整度指標(biāo)。1.水準(zhǔn)測(cè)量－－應(yīng)用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)量路面輪跡處路表高程，得到精確的路表縱斷面。由世界銀行開發(fā)。優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)施、結(jié)果比較穩(wěn)定、人為因素區(qū)域因素影響小。缺點(diǎn)：費(fèi)工、測(cè)量速度慢。適用范圍：測(cè)量路段較少的情況，可作為反應(yīng)類平整度測(cè)量時(shí)標(biāo)定路段。第二十六頁，共37頁。2.梁式斷面儀特點(diǎn):調(diào)整兩端支架的高度，使橫梁水平。原理:在3m測(cè)定范圍內(nèi)，直徑為250mm的跟隨輪沿 梁長(zhǎng)在路表面上滾動(dòng)，測(cè)量跟隨輪相對(duì)梁的豎向 位移，分辨率為1mm，取值間距為100mm。優(yōu)點(diǎn)：可測(cè)量出精確的縱斷面數(shù)據(jù)，測(cè)定速度較水準(zhǔn)測(cè)量快，所費(fèi)勞力也較省。缺點(diǎn)：同水準(zhǔn)測(cè)量。第二十七頁，共37頁。3.慣性斷面儀

原理：在車上安裝豎向加速度，并對(duì)該加速度計(jì)輸出的加速度信號(hào)進(jìn)行積分處理。一次積分輸出速度信號(hào)、二次積分輸出位移信號(hào)，這樣就量化了車體受路面平整度影響產(chǎn)生的位移。車身與路表的之間的豎向距離可采用在車上安裝跟隨輪，利用線性電位計(jì)量測(cè)得到；

或者取消跟隨輪，采用非接觸式斷面儀，利用激光， 超聲、紅外線等傳感器量測(cè)車身同路面表面的距離。將兩個(gè)位移進(jìn)行迭加，得到路表的縱斷面。接觸式：輪的跳動(dòng)，影響測(cè)量精度，速度為小于

65km/h。適宜于路面平整度較好路段。(GMR)非接觸式：解決了接觸式的缺點(diǎn)。速度為20～

120km/h。（TRRL）第二十八頁，共37頁。4.縱斷面分析儀原理：通過量測(cè)車輪支承臂相對(duì)于水平慣性擺的角位移，計(jì)算得到輪沿路表縱斷面。測(cè)定速度為15~140km/h。優(yōu)點(diǎn)：直接得到輪跡帶路表的實(shí)際斷面缺點(diǎn)：速度慢（水準(zhǔn)測(cè)量、梁式斷面儀）或操作和維修技術(shù)要求高，購置費(fèi)用較高。第二十九頁，共37頁。第三十頁，共37頁。（二）反應(yīng)類平整度測(cè)定反應(yīng)類平整度測(cè)定系統(tǒng):在車上安裝由一傳感器和顯示器組成的 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。

40年代美國公路局的BPR。 英國生產(chǎn)的顛簸累積儀BI。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，可用于大范圍的路面平整度快速 測(cè)定。缺點(diǎn)：1、時(shí)間穩(wěn)定性差――由于車輛振動(dòng)特性會(huì)隨時(shí)間和其它因素而 變化，同一臺(tái)儀器在不同時(shí)期測(cè)定的結(jié)果不一致。2、轉(zhuǎn)換性差――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。3、不能給出路面表面的真實(shí)斷面，因而無法利用測(cè)定結(jié)果考察 和分析影響路況的路表特性。第三十一頁，共37頁。二、國際平整度指數(shù)平整度測(cè)定的方法和儀器很多，相應(yīng)采用的指標(biāo)也各不相同。（一）平均調(diào)整坡反應(yīng)類平整度儀測(cè)定結(jié)果以單位長(zhǎng)度內(nèi)的間隙累積值（BI） 表示，單位為計(jì)數(shù)/公里。將計(jì)數(shù)以豎向位移量表示則為

m/km。這個(gè)單位類同于坡度的單位，稱為平均調(diào)整坡（ARS）。（二）國際平整度指數(shù)（IRI）定義：標(biāo)準(zhǔn)車身懸架的總位移(單位為ｍ)與行駛距離(單位為ｋｍ)之比。采用的是數(shù)學(xué)模型模擬1/4車(單輪，類似于拖車)以規(guī)定速 度行駛在路面斷面上，研究行駛距離內(nèi)由動(dòng)態(tài)反應(yīng)懸掛系 產(chǎn)生的累積豎向位移量.標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定速度為80ｋｍ