道路检测路面结构强度指数PSSI

贝克曼梁法
Beckman beam
温度修正
1 测定时的沥青层平均温度按下式计算:
式中:t——测定时沥青层平均温度(℃); t25——路表下25mm处的温度(℃); tm——沥青层中间深度的温度(℃); td——沥青层底面处的温度(℃)。
t= (t25+tm+td)/3
2
根据沥青层平均温度t及沥青层厚度， 求取不同基层的沥青路面弯沉值的温 度修正系数K。
2
启动落锤装置,落锤瞬即自由落下,冲击力作用 于承载板上,又立即自动提升至原来位置固定。 同时,各个传感器检测结构层表面变形,记录系 统将位移信号输入计算机,并得到峰值,即路面 弯沉,同时得到弯沉盆。每一测点重复测定应 不少于3 次,除去第一个测定值,取以后几次测定 值的平均值作为计算依据 提起传感器及承载板,牵引车向前移动至下一个
0) 0) ( 0) X(0) ( x((2 ，x((n ) , ) , x( n1) )
以经验作为判断基础的统计回归法
沥青混凝土路面的性能衰变机理尚不明确，因 此以经验作为判断基础的统计回归法是现阶段在技 术方面上比较成熟和应用范围较为广泛的建模方 法利用多元回归分析技术建立回归方程，以预估使用性能变量 随某些影响变量（如年龄、交通、路面结构等）的变化，并在 一定程度上很好的回避了力学—经验法的复杂结构分析。
D.可对路面各结构层进行分析
E.速度快，且无需交通封闭
F.精度高
BB与FWD对比
设备名称 工作方式/原理 检测指标
贝克曼梁 落锤式弯沉仪
静力/固定采样 脉冲动力/固定采样
回弹弯沉 动态弯沉/弯沉盆
激光式弯沉仪
Laser deflectometer
1
激光三角位移法
2
激光成像法
3
激光准直法
4
激光多普勒法
拖车式
落锤弯沉仪
Falling weight deflectometer
仪器及组成：荷载发生装置、弯沉检测 装置、运算控制系统与车辆牵引系统等 组成。
荷载发生装置
承载板 弯沉检测装置 运算及控制装置
器件构造
落锤弯沉仪
Falling weight deflectometer
测量步骤
1
承载板中心位置对准测点,承载板自动落下,放下 弯沉装置的各个传感器。
3
测点,重复上述步骤,进行测定。
落锤弯沉仪
Falling weight deflectometer
校准
参考校准法
准传感器读数为基准,与被校传感器读数进行比 对，则可得到被检弯沉传感器的校准系数。
落锤弯沉仪
Falling weight deflectometer
校准
相对校准法
相对校准是检测各传感器之间读数的可比性，目 的是减少相对误差。相对标定一般半年一次,在使 用前、更换或维修后搁置太久及检测结果异常时, 应进行相对校准。
支点形变修正
lt=(L1-L2)x2+(L3-L4)x6
L1——车轮中心临近弯沉仪测头时测定用弯沉仪的最 大读数(0.01mm);
L2——汽车驶出弯沉影响半径后测定用弯沉仪的终 读数(0.01mm); L3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的 最大读数(0.01mm); L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读 数(0.01mm). 注：此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形。但百 分表架处路面已无变形的情況。
该方法是用传感器 本身来标定本身， 参考器传感法是用 标准的传感器进行 标定！
落锤式弯沉仪的优点
Falling weight deflectometer
A.可同时用于评价刚性路面和 柔性路面
B.能较好的模拟正常行车荷载的作用，其 应力、应变和弯沉与实际交通荷载 下的结 果十分吻合
C.可测出弯沉盆的形状
3
沥青路面回弹弯沉按下式计算
K——温度修正系数: l20——换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值(0.01mm); lt——测定时沥青面层的平均温度为t时的回弹弯沉值(0.0lmm).
l20=lt*K
弯沉的影响因素
1 2 3
温度
湿度
季节
当路面厚度一定的情况下，路面 温度越高，温度修正系统越低； 当在相同温度情况下，在小于标 准温度(20℃)时，温度修正系数
适用范围：
贝克曼梁法适用于测量路面静态 或者低速载荷时路面的回弹弯沉
测试前准备：
标准轴载等级 标准轴载P（KN） 轮胎接地压强p（MPa） BZZ-100 100 0.70
单轮传压面当量圆直径d（cm）
两轮中心距（cm）
21.30
1.5d
贝克曼梁法
Beckman beam
测试步骤
1
在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定，测点应 在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。
5
光电贝克曼梁法
光电贝克曼梁法：
激光位移 传感技术
贝克曼梁 弯沉仪
光电贝克 曼梁法
PSSI的计算
从沥青路面设计所依据的弯沉标准出发，可以采用结构强度 系数SSI(Structure Strength Index)作为路面结构承载能力的评价指 标在路面使用期内的任一年，定义结构强度系数 SSI为 式中， 为路面使用t年时弯沉评价标准； 为路段实测代表 弯沉值（标准状况）。 可由下式计算得到 式中，l为路段实测弯沉的平均值, ；s为路段实
在标准温度下，湿度越大，路 面弯沉值越偏大，湿度越小， 路面弯沉值越偏小。
季节因素对路面弯沉检测结果的 影响，主要是通过对温度和湿度 的影响所造成的，季节的不同， 会使路基路面的温度和湿度发生 改变，从而影响路基路面的刚度 和强度。一般来说，湿度越大的 季节，土基刚度减小，路面弯沉 值随之增大，湿度越小的季节， 土基刚度越大，路面弯沉值也就 随之减小。
Falling weight deflectometer
原理
在计算机控制下，把一定质量的重锤由液压传动装置 提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于承载板上 并传递到路面，从而对路面施加脉冲荷载，导致路面 表面产生瞬时变形，分布于距测点不同距离的传感器 检测结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算 机，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉 盆。测试数据可用于反算路面结构层模量，从而科学 地评价路面的承载能力。
在任何一个灰色系统的发展过程中,需要随时将每一个新得 到的数据置人x(0)中,建立新信息模型.另一方面,随着系统的 发展,老数据的信息意义将逐步降低,在不断补充新信息的同 时,及时地去掉老数据,建立新陈代谢模型更能反映系统在目 前的特征。 ( 0) 0) x( 置入最新信息 x ( n1，去掉最老信息 ) (1) ， 即为GM(1,1)模型(即为灰色新陈代谢模型).
设计弯沉Ld
——Ne 为设计年限内的累计当量轴次 ——Ac 为公路等级系数 ——As 为面层类型系数 ——Ab 为基层类型系数
测量方法
PART TWO
测量方法
Measurement methods
1
贝克曼梁法 落锤弯沉法 激光弯沉法
2
3
贝克曼梁法
Beckman beam
原理：
贝克曼梁式弯沉仪是目前应用最 广泛的弯沉测试设备，它基于杠杆放 大原理进行工作，测量结果为单点静 态最大回弹弯沉。
随路面面层厚度的增加而增加：
当在大于标准温度(20℃)的情况 下，温度修正系数随面层厚度增 加而减小
贝克曼梁法
Beckman beam
缺点
1
不能测量刚性路面
2
耗时长，需要封闭交通，进行交通管制
测量载荷时间比正常行驶时间长，与实际 行驶情况有差别
3
4
准确性比较差，全程人工测量，且影 响因素过多
落锤弯沉仪
测弯沉的标准偏差, ； n为路段弯沉测点数； 为保证率系数； 为季节或湿度修正系数； 为温度修正 系数。
利用弯沉变化规律计算lt 1995年完成的沥青路面设计指标与参数研究课题，汇总了 国内31段试验路和实体工程的跟踪观测数据，分析得到描述 弯沉逐年变化规律的函数
式中， 为相对弯沉变化系数。将路面竣工后第1年标准 状况下的弯沉值取为 , 为后续各年标准状况下弯沉值 和 的比值，即Ar= / ;T为路龄(年份)。在路面竣工后第1个 不利季节取T值为1,以后各年依次类推。 设计弯沉 式中，Ne为设计年限内的累计当量轴次; Ae为公路等级系数; As为面层类型系数; Ab为基层类型系数。 设计弯沉是路面竣工验收时应该达到的弯沉标准。根据相对 弯沉变化系数AT的定义，将l0取值为ld,由此便可得到路面使 用期内任一年的弯沉评价标准lt
回弹弯沉值计算公式
路面测点回弹弯沉值按下式计算
lt=(L1-L2)x2
lt——在路面温度t时的同弹弯沉值(0.01mm); L1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大 读数(0.01mm); L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数 (0.01mm)。
贝克曼梁法
Beckman beam
当需进行弯仪支点变形修正时,路面测点回弹弯沉值 按下式计算
贝克曼梁法
Beckman beam
测试步骤
4
测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形 的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读 取初读数L1 。汽车仍在继续前进，表针反向回转：待汽 车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗 指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数 L2 。汽车前进 的速度宜为5km/h左右。。
路面结构强度对于不同类型路面有着不同表现
水泥混凝土路面 沥青混凝土路面
Cememt concrete pavement Semi rigid base asphalt pavement • 简介
弯沉
柔性路面 Flexible primary level asphalt pavement
这是我们目前收集到的情报
————不愿透露姓名的小曾
P SSI SSI
100 1 a 0 e a1SSI
ld lS
ld ——路面设计弯沉（mm)； ls ——实测代表弯沉（mm）； 请知情者告知 中华人民共和国交通部 欢迎拨打热线 JTG H20-2007
弯沉的定义：
指的是路基或路面在规定荷载作用下 产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部 分变形。我国现行的沥青路面设计方法, 采用设计弯沉为路面整体刚度的设计指 标.并以标准轴载作用下,路表回弹弯沉 值Ls不超过满足路面使用状态和设计使 用年限要求的路面设计弯沉值Ld作为设 计标准.即:Ls小于等于Ld
2
将试验车后轮轮隙对准测点后约3 ~ 5cm处的位置 上。
将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，
3
梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心 前方3 ~ 5cm处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，
百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否
稳定回零。 弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时 测定
SSI~ PSSI指标转换 按上述方法确定弯沉评价标准 lt 后,便可由式(1)计算结构强 度系数SSI,以此判断路面结构的潜在承载能力。通过总结工程 经验和专家意见并参照现行规范规定,给出高等级公路SSI指标 的推荐分级评价标准,见表3。
为了转换值域为百分制,引进另一指标路面结构强度指 数PSSI(Pavement Stucture Strength Index)。 参考表3中SSI指标与各评价等级之间的关系,可以合理地 假定;当SSI 1.0时, PSSI取值100; 当SS1<0.55时，PSSI取值60; 其它取中间值。由此可以得到图2所示的PSSI模型,相应的评价 标准也列于表3。 具体公式为
PSSI 100 1 a 0ea1SSI
a0 ——模型参数，采用 15.71； aPART THREE
基于灰色理论的预测模型的建立
灰色系统理论是在数据处理上提出“生成”的方法(累加或 累减生成),通过生成使杂乱无章的数据列随机性弱化,从而转 化为较有规律的数据列,便于建模并进行预测.
PSSI
Pavement Structure Strength Index
CONTENTS
• 简介 • 测量方法 • 预测方法 • 危害及影响因素
• 总结
一个故事
MR.PSSI和他的外国兄弟MR.SSI的身世之谜？
伏笔。。。。。。
简介
PART ONE
路面结构性能可以定义为： 路面结构抵抗外部荷载及环境因素作用，保持 自身状况完好的程度,它主要是通过路面结构 承载能力来反映。路面结构承载能力是路面服 务性能的基础，它与路面破损、平整度、稳定 性和耐久性等方面存在着内部联系。在道路使 用期间，路面结构的承载能力逐渐下降，与此 同时各种损坏逐步发展，承载力强的路段其损 坏发展速度通常较为缓慢，承载力弱的路段其 损坏发展相对较为迅速。