公路路面使用性能检测与评定课件.ppt

1、边角剥落 w边角剥落指沿接缝方向的板边出现裂缝、破碎或脱落现象，裂缝面一般不是垂直贯穿板厚，而是与板面成一定角度。损坏按发生剥落的接缝长度计量，换算成损坏面积时乘以1m的影响宽度。按剥落的深度分为轻、中和重三个等级。 w轻：浅层剥落。 w中：中深层剥落，接缝附近水泥混凝土多处开裂。 w重：深层剥落，接缝附近水泥混凝土多处开裂，深度超过接缝槽底部。w边角剥落是由于接缝内进入坚硬材料而妨碍了板的膨胀变形，接缝处混凝土强度不足，传荷设施（传力杆）设计或设置不当（未正确定位、锈蚀等） ，接缝施工质量差，重载反复作用等造成的。 接缝料损坏 w由于接缝的填缝料老化、剥落等原因，填料不密水或接缝内已无填料，

2、接缝被砂、石、土等填塞。按出现接缝料损坏的接缝长度计量，换算成损坏面积时乘以1m的影响宽度。按接缝料剥落的程度分为轻、重两个等级。 w轻：填料老化，不密水，但尚未剥落脱空，未被砂、石、泥土等填塞； w重：三分之一以上接缝出现空缝或被砂、石、土填塞。w接缝料被挤出、老化、腐蚀及杂草生长是产生填缝料损坏的主要原因。填缝料损坏可能使水或坚硬材料进入而导致唧泥、碎裂和拱起等损坏出现。 坑洞 w板面出现有效直径大于 30mm、深度大于 10mm 的局部坑洞，损坏按单个坑洞外接矩形面积或坑洞群所涉及的面积计量。损坏不分轻重。w施工质量差或浇筑的混凝土砂石材料含泥量过大，夹带朽木、纸张、泥块等杂物，以及行驶

3、的某些车辆、机械的金属硬轮对路面产生撞击都可造成坑洞的产生。 拱起 w拱起损坏指横缝两侧的板体发生明显抬高，高度大于10mm，损坏按拱起所涉及的板块面积计算。损坏不分轻重。 w在春季或炎热夏季，横缝处板块出现突发性的向上隆起，有时往往伴随出现板块横向断裂。缝隙内落入坚硬材料，板块受阻而产生很大压应力，促使板块失稳而出现拱起现象。 露骨 w露骨指板块表面出现细集料散失、粗集料暴露或表层松疏剥落等现象，损坏按面积计量，损坏不分轻重。w露骨主要是由于混凝土表面灰浆不足，洒水提浆造成混凝土路面表层强度不足引起的。 修补 w裂缝、板角断裂、边角剥落、坑洞和层状剥落的修补面积或修补影响面积（裂缝修补按长度

4、计算，影响宽度为 0.2m） ，损坏不分轻重。修补后又出现损坏，按原损坏类型分类统计。砂石路面损坏类型及识别 w砂石路面又称无铺装路面。 世行HDM系列研究报告将无铺装路面的损坏分为车辙、搓板、横坡不适、冲沟、坑洞和浮土等类型。由于砂石路面表面不是一种整体结构，因此没有沥青和水泥路面中最常见的裂缝损坏。w我国 将砂石路面的损坏分为 6类：路拱不适、坑槽、车辙、沉陷、露骨、波浪与搓板。路拱不适 w路面横坡过大或过小，小于2%或大于4%，或路面中线偏移，或应设超高而无超高或反超高。按沿行车方向的长度计量，换算为损坏面积时乘以3.0m的影响宽度。 w路拱不适主要是由于施工时路面高程控制不严造成的，或

5、设计的原因。沉陷 w路面表面的局部凹陷，按面积计量。 w沉陷通常是由于路基承载力不足，路基土或基层材料的不均匀沉降，路基压实不足或路堤边坡失稳等引起的。 波浪搓板 w峰谷高差大于30mm的搓板状纵向连续起伏，按面积计量。 w通常沿轮迹带较为显著，在加速和减速路段（如转弯处、上坡、下坡和交叉口处）较易出现。面层混合料组成不当或施工不当等，都会引起波浪搓板的产生。 车辙 w轮迹处深度大于30mm的纵向带状凹槽，按沿行车方向的长度计算，换算成损坏面积时乘以0.4m的影响宽度。 w砂石路面车辙是由于路面或路基强度不足，道路结构过分潮湿，行车荷载反复作用造成的。 坑槽 w路面上深度大于 30mm、直径大

6、于 0.1m 的坑洞，按坑槽外接矩形面积计量。道路结构强度不足，含水量过大和行车的作用，是产生坑槽的主要原因。 露骨 w表面粘结料和细集料散失，主骨料外露，按面积计算。 路面损坏状况检测 w路面损坏状况一般采用损坏类型、严重程度和损坏范围来表征。沥青路面的损坏类型包括龟裂、块裂、纵裂、横裂、坑槽、松散、沉陷、车辙、波浪拥包、泛油和修补；w水泥混凝土路面的损坏类型包括破碎板、裂缝、板角断裂、错台、唧泥、边角剥落、接缝料损坏、坑洞、拱起、露骨和修补；w砂石路面的损坏类型包括路拱不适、沉陷、波浪搓板、车辙、坑槽和露骨。 w通过对上述路面损坏数据进行检测，根据路面的折合损坏面积和调查面积，可以计算路面

7、破损率（DR）和路面损坏状况指数（PCI）。高速公路和一级公路，路面车辙是作为独立的检测和评价指标，用路面车辙深度指数（RDI）表示，与此同时，在计算PCI指标时，路面车辙损坏不再重复考虑。 路面损坏检测方法 w公路技术状况评定标准（JTG H202007，交通部，2007）规定：路面损坏状况检测，宜采用自动化的快速检测方法，当条件不具备时也可以采用人工检测方法。 人工调查 w所谓人工检测，是指在封闭或不封闭交通的情况下，按照规定的损坏分类和识别方法，采用目测和简单工具丈量的方式，人工记录各种路面损坏的类型、严重程度和数量（长度或面积） 。有条件的地区，还可以借助便携式路况数据采集仪（RCR）

8、进行现场记录、汇总、计算与评定。 w由于路面损坏人工检测的人为性较大，所以质量控制是实施这种检测方法的关键因素。为了避免人工检测标准的不统一，在进行检测之前，必须对所有检测人员进行方法和标准的培训，通过“培训实习培训”的方式使检测人员掌握路面损坏分类标准和测量方法，通过现场实习加深认识，使检测人员取得统一的标准。 在调查路面损坏状况的诸多方法中，人工检测方法应用最为广泛，它对于人力资源丰富的地区和低交通量及低等级公路具有相当的优势，但是在大交通量的高速公路和干线公路上使用，将会导致实际操作上（封路、安全、速度、精度）的诸多困难，不适应大规模公路检测的要求。机器检测 w从数据采集的效率和评价结果

9、的准确性及重现性要求看，路面损坏状况检测自动化一直是一个主要研究和发展方向（Haas，199）。在路面损坏自动化检测领域，目前以基于摄影/摄像和模式识别技术的图像检测方法应用最为广泛，其基本概念和工作流程可以分解为2个子系统：i）图像获取子系统（数据采集） ；ii）图像显示及解释子系统（数据处理）图像采集系统由安装在测试车上的光电扫描装备和摄影/摄像装备组成，通过光电扫描装备和摄影/摄像装备的共同工作，将路面损坏图像记录并存储在磁带或胶片上。数字化过程是将模拟图像数据转换成为计算机能够识别的数字化图像数据，随着摄影/摄像装备数字化程度的提高，路面损坏图像的数字化过程可由装备直接完成，并直接传输

10、到计算机内存。保存的图像数据通过人工判读或机器视觉识别方式来确定路面损坏的类型和数量，并将处理结果存入路面数据库，供评价和决策使用。 机器检测机器检测 路面损坏状况评价（PCI） w路面损坏包括裂缝、坑槽、沉陷和松散等各种表面破坏和损伤。路面表面各种类型的损坏通过其对路面使用性能的影响程度加权累积计算换算损坏面积，换算损坏面积与调查面积之比（路面破损率） ，可直接用来衡量路面的损坏状态，也可通过路面损坏状况指数（PCI）来评价路面表面的技术状况。 10100aDRaDR AAwDRiiii01100 路面损坏状况评价（PCI）w式中： w DR 路面破损率（Pavement Distress

11、Ratio） ，为各种损坏的折合损坏面积 之和与路面调查面积之百分比（%） ； w Ai 第 i类路面损坏的面积（m2） ； w A 调查的路面面积（调查长度与有效路面宽度之积， m2 ） ； w wi 第 i类路面损坏的权重，沥青路面按表5-2 取值，水泥混凝土路面按表5-3取值，砂石路面按表5-4取值； w a0 沥青路面采用15.00，水泥混凝土路面采用10.66，砂石路面采用 10.10； w a1 沥青路面采用0.412，水泥混凝土路面采用0.461，砂石路面采用 w 0.487； w i 考虑损坏程度（轻、中、重）的第 i项路面损坏类型； w i0 包含损坏程度（轻、中、重）的损坏

12、类型总数，沥青路面取21，水 泥混凝土路面取20，砂石路面取6。 路面损坏状况评价（PCI）路面损坏状况评价（PCI）路面损坏状况评价（PCI）路面损坏状况评价（PCI）w沥青路面、水泥混凝土路面和砂石路面损坏状况评价模型（PCI）具有相同的模型结构和变量（DR） ，但是采用了不同的模型参数。 w不同类型的路面有不同的损坏类型、不同的模型参数及由此产生的不同路面损坏状况评价结果。图5-1是沥青路面、水泥混凝土路面和砂石路面，路面损坏状况评价模型的比较结果。w从图5-1曲线看出，相对水泥混凝土路面和砂石路面，路面破损率对沥青路面有更大程度的影响，但是影响程度不会随着破损率的增加而明显增大。 路面

13、行驶质量评价（RQI） w公路车辆行驶的舒适性能可通过道路平整度指标评价，在早期路面管理系统研究的时候时，研究人员建立了道路平整度与行驶舒适性的关系，提出了路面行驶质量指数（RQI）模型。 w式中： w IRI 国际道路平整度指数（International Roughness Index，m/km） ；wa0 高速公路和一级公路采用0.026，其他等级公路采用0.0185；wa1 高速公路和一级公路采用0.65，其他等级公路采用0.58。IRIaeaRQI101100路面行驶质量评价（RQI）w公路的用户对不同等级的公路有不同的行驶舒适性（行驶质量）要求和期望。公路技术状况评定标准根据公路实

14、验和统计数据，分别为高速公路（包括一级公路）和普通公路确定了不同的RQI模型参数。 在高速公路养护质量检评方法（试行） （交通部，2002）中，IRI 4.0m/km和 IRI 6.0m/km分别被定义为优（RQI 90）和良（RQI 80） 。随着我国公路管理技术的不断进步和公路养护技术能力的逐渐提高， 公路技术状况评定标准将优（RQI 90）和良（RQI 80）对应的道路平整度分别提高到 IRI 2.3m/km 和 3.5m/km（高速、一级公路）和 IRI 3.0m/km和4.5m/km（普通公路） 。调整后的行驶质量评价模型（RQI）在一定程度上反映了我国公路路面铺筑技术的进步和公路用

15、户对道路平整度期望水平的提高。 路面行驶质量检测方法 w常规检测：三米直尺w自动检测：激光断面仪，连续式平整度仪，激光平整度仪，颠簸累计仪,路面检测车国际平整度指数（IRI）w平整度检测方法和仪器很多，相应采用的指标也各不相同。为了使不同方法和仪器检测的结果可以相互比较，需要寻求一个通用的平整度标准，他同其他平整度指标应有良好的相关关系。为此世界银行于1982年组织巴西、英、美、法等国专家研究，进行了大量试验，在此基础上提出采用国际平整度指数作为评价标准。wIRI与其他平整度检测结果相关关系111iiRSnIRIVVBIba6 . 0IRI路面车辙检测 w我国公路沥青路面养护技术规范（JTJ

16、073.2-2001，交通部，2001）和2002年颁布的高速公路养护质量检评方法（试行）（交通部，2002） ，都未将路面车辙列为一项独立的评价内容，只是将其视为众多路面病害形式的一类（变形类损坏）在计算路面损坏状况指数（PCI）时予以考虑。其原因主要是由于我国当时缺少快速高效和经济适用的路面车辙检测设备，缺乏足够的调查数据和经验来建立相关模型及标准。w近年来，由于交通量的迅速增长，车辆渠道化行驶以及重载、超载问题凸现，车辙已经成为我国高速公路沥青路面的一种主要损坏形式，车辙的存在严重缩短了路面的使用寿命，降低了高速公路的服务质量，构成了交通运输的安全隐患。w公路技术状况评定标准（JTG H

17、202007） 规定了高速公路和一级公路的路面车辙检测方法，将路面车辙深度（RD）作为独立的检测指标，据此计算路面车辙深度指数（RDI）。 路面车辙检测设备 w为了快速、安全和准确地获取路面车辙信息，在近半个世纪的发展过程中，国内外曾推出过多种路面车辙检测方法和检测设备（见表4-3）。根据检测方式的不同，它们可以划分成两种类型：人工检测设备和自动化检测设备。 路面车辙检测设备 路面车辙计算 w大多数车辙检测设备并不是直接测量路面的最大车辙深度，而是首先确定横断面上一些离散点的相对高程或者连续的横断面形状，然后再根据一定的方法计算得到路面车辙深度指标。w横断面扫描和摄影类车辙检测设备的测量范围大

18、、采样密度高，可以获得比较完整的车道横断面信息；而对于自动车辙仪，若具备足够数量的位移传感器和合理的设计间距，也能够得到近似连续的车道横断面形状。基于连续的横断面形状，可以采用下面两种方法计算路面车辙深度指标。w模拟直尺车辙深度:模拟人工直尺检测方法，利用虚构的直尺沿车道横断面曲线进行测量，直尺的长度可以根据实际情况自行定义。取直尺与路面表面之间的最大垂直距离作为相应轮迹处的车辙深度（图4-5）路面车辙计算w模拟直尺车辙深度:w模拟人工直尺检测方法，利用虚构的直尺沿车道横断面曲线进行测量，直尺的长度可以根据实际情况自行定义。取直尺与路面表面之间的最大垂直距离作为相应轮迹处的车辙深度（图4-5）

19、路面车辙计算w包络线车辙深度：w包络线车辙深度是两侧轮迹处横断面包络线与路面表面之间的最大垂直距离，如图4-6所示。横断面包络线的定义为，沿车道横断面逐点连接凸出的路面峰值点，并且连线在峰值点处的外转折角应该180。直观的描述是，虚构一条线横跨整个车道横断面（即包络线） ，拉线两端与横断面的端点重合，线落在路面最高点或凸出点上。路面车辙评价w路面车辙深度指数w式中： wRD 路面车辙深度（Rutting Depth，mm） ； wRDa 路面车辙深度参数，采用20 mm； wRDb 路面车辙深度限值，采用35 mm； w a0 模型参数，采用2.0； w a1 模型参数，采用4.0。路面车辙评

20、价w路面车辙深度指数（RDI）与路面车辙的关系(RD) 路面抗滑性能检测 w路面抗滑性能直接影响公路行车的安全性。路面摩擦系数是表征路面抗滑性能的安全指标，即路面能否提供防止车辆轮胎滑动和减小制动距离的能力。根据摩阻力检测方式的不同，摩擦系数分为制动力系数和横向力系数两种。w公路技术状况评定标准建议采用横向力摩擦系数 SFC（Side-way Force Coefficient）作为检测指标，并通过SFC计算路面抗滑性能指数（SRI）。 检测方法与检测指标 w西方发达国家在 20 世纪 30 年代就开始进行路面抗滑性能的研究，最初是基于物理学的概念，涉及车辆轮胎与路面材料之间的摩擦力学作用和其

21、它影响因素的分析。经过多年的发展，目前世界各国已经形成了多种路面抗滑性能的测试方法，根据测试方式可以划分为测定摩擦系数的直接法和测定路面微观构造与宏观构造的间接法，相应的测试指标也依此分为直接指标和间接指标两类。 检测方法与检测指标路面抗滑性能检测设备 w1） 摆式摩擦系数测试仪 w摆式摩擦系数测试仪是英国 TRL 研制的一种小型路面抗滑性能测试装备，在世界上广泛使用。其工作原理是根据能量守恒的规律，将摆臂的势能损失转化为路面摩擦力所做的功，进而反算出摩擦系数并通过摆式仪的摆值（BPN：British Pendulun Number）读出。摆式仪价格低廉、便于携带、操作简便，但只能在单点采样条

22、件下进行测定，所测摆值只相当于较低车速下的路面摩擦系数，且在宏观构造粗糙的路面上进行测试时易产生较大偏差，测试对交通造成的影响亦较大，已明显不能适应高等级公路对于路面抗滑性能在检测精度和检测频率方面的需要。 w2） DF摩擦系数测试仪 wDF摩擦系数测试仪由日本制造，与摆式仪相似，也是通过摩擦力做功使旋转动能损失来反算动态摩擦系数值。该仪器已被多个国家的研究者所注意，有逐渐被采用的趋势。DF测试仪的特点是便于携带，可测试单采样点处080km/h范围内的摩擦系数值，但不适用于宏观构造较粗的路面。 w 路面抗滑性能检测设备w3） 摩擦系数测试系统 w路面摩擦系数自动化测试系统主要有两类：一类是测定

23、横向力摩擦系数，以英国的 SCRIM 为代表，广泛应用于欧洲国家；另一类是测定纵向摩擦系数，北美、欧洲和日本等国经常采用。路面抗滑性能检测设备w横向力摩擦系数：横向力摩擦系数测试设备的工作原理是：设定测试轮与行车方向成一定偏角，这样当车辆前进时就会产生一个同测试轮平面垂直的横向摩阻力，横向力由压力传感器量测，其大小与路面和轮胎之间的摩擦系数成正比，该横向力与测试轮承受垂直荷载的比值即为横向力系数SFC（Side-way Force Coefficient） 。为使测试状态与实际最不利状态相吻合，利用水箱喷头在测试轮前喷洒一定量的水，使路面保持一定厚度的水膜。 w常用设备：SCRIM （单轮检测

24、），Mu-Meter （双轮检测）路面抗滑性能检测设备路面抗滑性能检测设备w纵向摩擦系数测试系统：w纵向摩擦系数测试系统的工作方式是使测试轮与车辆的前进方向保持一致，测定完全刹住或不完全刹住（规定滑移率）的测试轮上产生的纵向摩阻力和测试轮承受的竖向荷载，二者的比值即为纵向制动力摩擦系数 BFC（Braking Friction Coefficient）或滑移指数SN（Slip Number） ，由此可以反映出路面对车辆制动距离长短的影响。w摩擦系数测试部件可以安装在车体上或者采用拖挂方式。这种测试方法的特点是能在较宽速度范围内测试路段的平均摩擦系数，测试结果比较符合车辆实际刹车时的情况，并且不

25、影响其它车辆的正常行驶。 路面抗滑性能检测设备路面抗滑性能检测设备w 路面纹理深度检测 w路面抗滑性能通常被视为路面的表面特性，包括微观构造和宏观构造两方面。微观构造是指集料表面的粗糙度，它主要提供车辆低速行驶（3050km/h）时的抗滑性能；宏观构造即路面纹理深度是路表外露骨料间形成的构造，主要功能是使车轮下的路表水迅速排除，避免形成水膜，它在高速行车时起主要作用。 w实践中经常采用铺砂法测量路面纹理深度的大小，通常有手工铺砂法和电动铺砂法以及激光纹理深度仪等方法，计算出纹理深度（TD） ，用以评价路面抗滑性能。路面抗滑性能检测评价w路面抗滑性能评价（SRI） w路面的抗滑性能直接影响公路车

26、辆的行车安全性。路面抗滑性能用路面抗滑性能指数（SRI）评价。w式中： w SFC 横向力系数（Side-way Force Coefficient） ； w SRImin 标定参数，采用35.0； w a0 模型参数，采用28.6； w a1 模型参数，采用-0.105。路面抗滑性能检测评价w路面抗滑性能指数（SRI）与横向力系数（SFC）的 路面结构强度 w公路技术状况评定标准规定用抽样检测的方法评定路面结构强度。w路面弯沉是表示路面结构强度的一项重要指标。虽然国外路面弯沉检测设备和方法有所不同，但对弯沉基本概念的理解是相同的，弯沉一般定义为路面在车辆荷载作用下发生垂直下沉变形的位移量。根

27、据检测时施加荷载方式的不同，路面弯沉又可分为静态弯沉和动态弯沉两种，利用贝克曼梁和自动弯沉仪等静态加载试验方法得到的是静态弯沉，利用落锤式弯沉仪试验方法得到的是动态弯沉。 路面弯沉检测设备 w1） 贝克曼梁弯沉仪 w贝克曼梁弯沉仪是利用标准车对路面加载，通过百分表观测路面回弹弯沉，属于静态检测、固定采样。其工作原理简单、操作方便，在世界各国得到了广泛的应用，并积累了较为丰富的使用经验，但其亦存在不足之处：i）贝克曼梁弯沉值是相对于梁支点处的变形，对于半刚性基层路面，弯沉盆范围较大，支点变形导致测试结果失实；ii）沥青路面的弹性系数与温度和荷载作用时间有密切关系，而贝克曼梁很难测定荷载的作用时间

28、，弯沉精度往往会受到影响；iii）测试车爬行速度下的静态弯沉与行车荷载作用下的动态弯沉存在一定差异；iv）仅能测得单点最大弯沉值，难以准确获得反映路面结构强度和受力状况的弯沉盆形状和大小。 路面弯沉检测设备w2） 自动弯沉仪 w自动弯沉仪属于行驶采样、静态弯沉类检测设备，其基本工作原理与贝克曼梁相似， 只是采用位移传感器代替了百分表进行自动测量， 同时改变了前后测臂的长度比例。自动弯沉仪的测试结果为静态总弯沉，与回弹弯沉有一定区别，按照我国相关规范的要求，应与贝克曼梁进行对比试验，将测试结果换算为标准回弹弯沉。路面弯沉检测设备w3） 落锤式弯沉仪w落锤式弯沉仪（FWD：Falling Weig

29、ht Deflectometer）于20世纪70年代末由丹麦和瑞典研制成功，目前被世界各国广泛应用于动态弯沉检测和结构性能评价。落锤式弯沉仪主要由：i）液压冲击加载系统；ii）信号采集系统；iii）计算机操作控制系统三部分组成。 w落锤式弯沉仪的优点 wi）较好地模拟了行车荷载的作用，可快速准确量测路面的弯沉盆，为路面结构层模量反演提供了基础；ii）荷载大小可调，可实测路面的荷载弯沉关系；iii）数据采集系统克服了梁式弯沉仪参照系不稳定的缺点，可在整体刚度较大的高等级路面（包括刚性路面）及机场道面上进行弯沉测定。 路面弯沉检测设备路面结构强度评价 w路面弯沉是路面结构强度的函数，路面结构强度通

30、过路面回弹弯沉用路面结构强度指数（PSSI）评价w式中： w SSI 路面结构强度系数（Structure Strength Coefficient） ，为路面设计弯沉 w与实测代表弯沉之比； w ld 路面设计弯沉（mm） ； w l0 实测代表弯沉（mm） ； w a0 模型参数，采用15.71； w a1 模型参数，采用-5.19。路面技术状况评价标准缺陷w1）没有体现路面强度系数或强度指数在路面使用性能评价中的作用，看不出检测路面强度的作用。w2）对检测设备要求过于具体，不利于具体实施。w3）SRI(抗滑性能指数）评价中仅列出SFC（横向力系数）与SRI关系，未给出摩擦系数BFC或BPN与SRI关系.谢 谢！