4.0路面功能检测补充

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作业方式 4、材料因素――原材料性质、混合料的组成等 表征破损的参数为:类型、严重程度、范围(大小)
等。
一、损坏类型
1.裂缝或断裂类--路面结构的整体性因裂缝或断 裂而受到损坏。
2.永久变形类--路面结构虽仍保持整体性,但形 状在各种因素的作用下产生较大的变形。
3.表面损坏类--路表出现的局部缺陷,如材料的 散失或磨损等。
路面功能及其评价
一、概念
路面使用性能――路面状况满足行驶要求的程度。 路面性能一般包括路面破损、平整度、强度和抗滑性能指 标。 路面使用性能包括功能、结构和安全三方面。 功能方面--反映路面为用户提供舒适、快捷通行的保障 程度,其中最主要的是行驶舒适性或行驶质量。 安全方面--主要指路面表面的抗滑能力。 结构方面--指路面的物理状况,包括路面损坏状况和承
的加速度信号进行积分处理。一次积分输出速度信号、 二次积分输出位移信号,这样就量化了车体受路面平 整度影响产生的位移。车身与路表的之间的竖向距离 可采用在车上安装跟随轮,利用线性电位计量测得到; 或者取消跟随轮,采用非接触式断面仪,利用激光, 超声、红外线等传感器量测车身同路面表面的距离。
将两个位移进行迭加,得到路表的纵断面。
面的高程,得到路表纵断面,通过数学分析后采用综合 统计量作为其平整度指标。 1.水准测量--应用水准仪和水准尺测量路面轮迹处路表 高程,得到精确的路表纵断面。 由世界银行开发。 优点:方法简单、易于实施、结果比较稳定、人为因素区 域因素影响小。 缺点:费工、测量速度慢。 适用范围:测量路段较少的情况,可作为反应类平整度测 量时标定路段。
接触式: 轮的跳动,影响测量精度,速度为小于
65km/h。适宜于路面平整度较好路段。(GMR) 非 接 触 式 : 解 决 了 接 触 式 的 缺 点 。 速 度 为 20 ~
120km/h。(TRRL)
4.纵断面分析仪
原理:通过量测车轮支承臂相对于水平惯性摆的角 位移,计算得到轮沿路表纵断面。测定速度为 15~140km/h。
(四)数据处理
如前所述,各种条件下测出的弯沉值受多种因素 影响,在设计或评价使用前就需要做相应的修正。对 于沥青路面弯沉的温度修正系数 K3 可以按照《公路路 基路面现场测试规程》(JTJ059-95)规定的方法计算; 但对于我国目前大部分高速公路为高填路堤及采用较 好质量的路基路面材料的情况,季节和湿度对强度的 影响作用如何评价有待重新认识,在应用现设计规范 中季节影响系数 K1 和湿度影响系数 K2 时应根据实际 情况考虑。因此各种设备测出的原始弯沉值应进行相 应的系数修正,然后针对检测路段计算相应的代表弯 沉值进行弯沉评价。
三、损坏评价
采用扣分法:其要点为损坏类形定义、严重程度的 分级以及扣分值的确定。
评价模型的建立方法同样采用主观客观相结合方法。 路面状况指数PCI 主观评分方法:
人员组成:主要为公路部门的管理、设计、施工和 养护人员
评分路段选择:单一破损类形和两种或两种以上的 破损路段并且要求具有不同损坏严重程度和范围 的两部分路段。
牵引式 :由牵引车拖挂落锤弯沉仪进行工作;
内置式 :测试装置整体安装在车辆内部完成测试 工作。
落锤弯沉仪一般由牵引车、荷载发生装置、弯沉 检测装置和运算控制系统组成。
2、稳态动力弯沉仪 稳态动力弯沉仪:利用动荷发生器对路面施加周期性
载荷,由分布于路面的一组传感器采集弯沉盆信息。 此类弯沉仪的主要优点是 :克服了静力弯沉仪的缺陷,
(一)静态弯沉测定
1、贝克曼梁: 特点:仪具结构及操作简单,技术要求低,价格低
廉,测试数据为静态弯沉; 缺点:测试准确程度受人为影响大,工作效率低。 贝克曼梁弯沉仪适合于 低等级公路的施工、日常养护 及旧路评价的检测,也可用于 高等级公路的施工质量控制。
2、自动弯沉仪
英法等国在计算机和电子技术发展的基础上于 20世 纪 70~ 80年代研制出了自动弯沉仪。自动弯沉 仪以位移传感器自动测试弯沉信号,通过工业微 机设置程序控制测量机构自动运作,减轻了操作人 员的劳动强度。
应用了惯性参考点,测试精度、速度都有较大的提 高。
缺点 : (1)与施加的动荷相比,静力预载较大。由于大多数 路面材料具有应力敏感性,因此,该静力预载在试 验开始前就已经影响了路面材料的应力状态;
(2)施加的动荷较小,不能反映实际行车轮载的作用。
(三) 弯沉测试影响因素
(1)环境影响因素
测试现场的温度、湿度、季节及地质状况均会对弯沉测值大 小产生影响。通常情况下路面温度越高则实测弯沉值越偏 大,这可以通过规程中路面弯沉温度修正曲线的斜率均为 负值体现出来(K3)。实测弯沉值还应该依照《公路沥青 路面设计规范》所推荐的系数表进行季节影响系数 K1 和 湿度影响系数 K2的修正。
这类设备属于行驶采样、静态弯沉类。
自动弯沉仪的基本测试原理是模仿贝克曼梁的工作 方式,只是采用位移传感器替换百分表进行自动 测量,同时改变了前后测臂的长度比例,通过标 定程序将所测弯沉值直接自动记录下来。自动弯 沉仪分 2大类 :
(1)从车轮后方插入测试梁 ,所测结果同贝克曼梁 的回弹弯沉基本一样;
优点:直接得到轮迹带路表的实际断面
缺点:速度慢(水准测量、梁式断面仪)或操作和 维修技术要求高,购置费用较高。
(二)反应类平整度测定
反应类平整度测定系统: 在车上安装由一传感器和显示器组成的 仪器,可以传感和积累车辆以一定速度驶经不平整路面时悬 挂系的竖向位移量。 40年代美国公路局的BPR。 英国生产的颠簸累积仪BI。
2.梁式断面仪 特点: 调整两端支架的高度,使横梁水平。 原理:在3m测定范围内,直径为250mm的跟随轮沿
梁长在路表面上滚动,测量跟随轮相对梁的竖向 位移,分辨率为1mm,取值间距为100mm。 优点:可测量出精确的纵断面数据,测定速度较水 准测量快,所费劳力也较省。
缺点:同水准测量。
3.惯性断面仪 原理:在车上安装竖向加速度,并对该加速度计输出
情况有一定的局限性。
2.无破坏类评定法 无破坏类评定,一般通过路表弯沉测定来估其路面
结构承载能力。
一、弯沉测定
弯沉:一般是指路基或路面表面在规定标准车的荷载 作用下轮隙位置产生的总垂直变形值 (总弯沉 )或 垂直回弹变形值 (回弹弯沉 ),以 0.01mm为单位 。
测定系统有:
1)贝克曼梁弯沉仪 (静态、路表最大弯沉值) 2)自动弯沉仪(静态、路表最大弯沉值) 3)稳态动弯沉仪 (动态、最大弯沉及弯沉盆) 4)脉冲弯沉仪(动态、最大弯沉及弯沉盆)
二、结构承载能力评价
目的为确定路面的剩余寿命。 主要作为路面结构完好程度及其损坏发展速度,确定
其改建措施,作为加铺层(补强)设计的依据。
结构承载能力以弯沉表征,以路段的代表弯沉表示。 路面设计中采用设计弯沉值,设计弯沉值代表路面结
构无损伤时的状态。 容许弯沉是路面结构达到某一破坏状态时的弯沉,对
评分结果整理:确定各种损坏类形、严重程度和范 围的扣分值。然后,确定修正值,适应多种破损 路段的评价。
扣分值确定方法为以单一损坏路段的损坏类形和严 重程度的评分数整理单一损坏类形的扣分值。
修正值确定方法为:
1、以多种破损路段的评分结果与按单项扣分值累计 而得到的总扣分值的关系(回归)确定。(以扣 分次数进行)
4.接缝损坏类--同水泥混凝土路面接缝(纵缝或 横缝)有关的损坏,如填封材料的失效或丧失, 接缝附近局部宽度和深度范围内的混凝土碎裂等。
二 、损坏分级
目的:为区分同一种损坏对路面使用性能的 不同影 响程度。
一般分为2~3个等级。 对于裂缝或断裂类损坏,主要考虑对结构整体性影 响的程度; 对变形类损坏,主要考虑对行车舒适性的影响程度; 表面类损坏一般不分级; 一般通过现场调查目测确定。
(2)人为影响因素
在进行弯沉测试时,有些情况下人为影响作用较大。为此, 现场测试人员必须经过严格的操作技术培训,测试过程中 认真按照规范要求工作。
(3)设备影响因素
弯沉检测所使用的设备情况对测试数据有直接影响。 首先设备各部分技术条件必须满足试验规程的要求, 机械部件运转良好,电控系统工作正常;其次每台 设备在检测前应该经过严格的例行标定;最后操作 人员必须认真按照仪器的操作程序进行工作。以上 这些环节都是保证测得准确弯沉数据的条件。此外, 对于自动化检测设备还应该注意在标定和现场测试 时的外界电磁波的干扰问题,大部分设备虽然尽可 能采取了屏蔽防护措施,但在某些特殊条件下干扰 信号依然会影响测试的数据。因此,在强磁场、高 压电线或无线电波发射站等干扰源附近进行现场测 试时应注意观察数据的异常变化。
2、分层加权累加方法,即进行每一种损坏类形加权 累加不同严重程度的扣分值,然后再加权累加不 同损坏类形的扣分值得到总扣分值 。
§11-4 路面行驶质量
路面平整度-路面表面诱使行驶车辆出现振动的高 程变化。
平整度对路面及行车质量的影响: 1、对舒适性影响 2、对车速影响 3、对经济性影响 4、对道路养护标准的影响
现场测试的弯沉值除进行上述系数修正处理外, 当用不同类型设备时按我国规范规定还应与贝克曼梁 弯沉仪作相关关系对比试验。
• 代表弯沉值计算
l0 (l 0 )K1 K 2 K 3
l 0 各测点弯沉平均值; 各测点弯沉值标准差; 保证率系数; K1 季节影响系数; K 2 湿度影响系数; K 3 稳定影响系数;
(2)测试梁从车轮前方插入 ,所测结果为总弯沉, 与回弹弯沉有一定区别。
(二)动态弯沉测定
1、落锤弯沉仪(脉冲弯沉仪)(FWD) 工作原理:由一定重量的落锤自由下落从而产生相 应的当量荷载,这种加载方式所产生的弯沉与行 驶车辆对地面的作用非常相似,能够得到动态弯 沉及弯沉盆数据。落锤弯沉仪分为 2种类型 :
载能力。
• 功能和安全方面的使用性能为道路用户所最关心, 而道路的管理部门往往更关注结构方面的使用性 能。
• 路面使用性能的三个方面既有区别又有一定的内 在联系,但至今尚未能找到它们之间的可靠相关 关系,尚难以用—个综合的定义来表征,只能分 别采用不同的定义和评价方法。
§11-2 路面结构承载能力的评定
路面结构承载能力--路面在达到预定的损坏状 况之前还能承受的行车荷载作用次数,或还能 使用的年数
表征指标为弯沉值,反映路面整体强度或各层模 量。
路面结构承载能力的评定方法可分为破坏和无破 坏两类。
1.破坏类评定法 路面结构承载能力的破坏类评定,是从路面各结构
层内钻取试样,通过室内试验,确定各项计算参 数,估算出结构承载能力。由于不可能在路面上 大量取样百度文库所得参数反映的路面
优点:价格低廉,操作简便,可用于大范围的路面平整度快速 测定。
缺点:
1、时间稳定性差――由于车辆振动特性会随时间和其它因素而 变化,同一台仪器在不同时期测定的结果不一致。
2、转换性差――一个部门测定的结果很少能为其它部门所复制, 因而,不同部门的测定结果难以进行对比。
3、不能给出路面表面的真实断面,因而无法利用测定结果考察 和分析影响路况的路表特性。
于破坏状态的定义不同,弯沉的邻界值不同。
我国以路面结构出现龟裂为标准,容许弯沉为设计 弯沉的1.2倍。利用设计弯沉与标准轴载累计作用 次数有关,利用代表弯沉等于1.2倍设计弯沉,可 以确定路面结构承受了的标准轴载累计作用次数, 于设计时的标准轴载累计作用次数比较可得路面 的剩余寿命。
• 根据动态弯沉盆数据,可计算得到路面各结构层 弹性模量。
• 沥青路面采用强度系数作为评价指标:
SSI=路面容许弯沉/路面代表弯沉
§11-3 路面结构损坏状况评定
路面损坏形态和特征是多种多样的。 引起损坏的原因是多方面的,主要为:
1、行车荷载――超载、重复荷载和水平荷载等 2、环境因素――温度、温度变化、湿度变化、冰
冻作用等 3、施工因素――施工水平、施工技术、施工机械、
路面行驶质量(或行驶舒适性)影响因素: (1)路面表面的平整度特性; (2)车辆悬挂系统的振动特性; (3)人对振动的反应或接受能力 从路面状况方面考虑,影响路面行驶质量的主要
因素是路面平整度。是使用者考虑的行驶舒适 性,即从使用者角度反映道路的功能。
一、平整度测定方法
(一)断面类平整度测定 断面类平整度测定--直接沿行驶车辆的轮迹量测路面表
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