第二章路面狀況數(shù)據(jù)采集

路面管理系統(tǒng)長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院道路二室巨鎖基Tel-mail：jusuoji@第二章路面狀況數(shù)據(jù)采集本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：理解路面使用性能的概念；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；了解先進(jìn)、快速的測(cè)試方法及其發(fā)展方向。長(zhǎng)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)。以目測(cè)、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷路況——速度慢、易片面必須用快速、可靠的方法采集路面狀況數(shù)據(jù)長(zhǎng)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。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。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。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(zhǎng)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(zhǎng)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）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(zhǎng)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)，或者還能使用的年數(shù)。對(duì)于柔性路面，通常采用路表面無(wú)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。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(zhǎng)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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院第一節(jié)路面使用性能四、安全性安全性主要指路面表面的抗滑能力。此外，在車轍深度超過(guò)10～13mm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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院第一節(jié)路面使用性能五、美觀美觀是指路面的外觀給道路使用者的視覺(jué)印象。它包括反光和炫目、夜晚能見(jiàn)度、表面結(jié)構(gòu)和顏色的均勻性等方面。長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院第二節(jié)平整度測(cè)定路面平整度定義：路面表面誘使行駛車輛出現(xiàn)振動(dòng)的高程變化。駕乘者最直接的感受對(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)生直接影響平整度測(cè)定方法和儀器大體上可劃分成三大類型：斷面類平整度測(cè)定反應(yīng)類平整度測(cè)定主觀評(píng)估法長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院一、斷面類平整度測(cè)定水準(zhǔn)測(cè)量：水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺結(jié)果穩(wěn)定、速度慢采用反應(yīng)類平整度儀測(cè)定時(shí)，用于測(cè)定標(biāo)定路段的平整度梁式斷面儀由英國(guó)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)量快慣性斷面儀（GMR類）跟隨輪—車身同路表距離豎向加速度計(jì)—慣性參考系長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院一、斷面類平整度測(cè)定慣性斷面儀的改進(jìn)非接觸式位移傳感器縱斷面分析儀法國(guó)路橋中心試驗(yàn)室（LCPC）生產(chǎn)的一種慣性斷面儀可用于測(cè)定各種平整度的路面，測(cè)定速度可在15～140km/h范圍內(nèi)長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院一種激光斷面儀長(zhǎng)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)主要優(yōu)點(diǎn)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。主要缺點(diǎn)對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量和TRRL梁斷面儀來(lái)說(shuō)，測(cè)定速度太慢，不宜用于大范圍的數(shù)據(jù)采集；對(duì)于慣性斷面儀和縱斷面分析儀來(lái)說(shuō)，則儀器的精密度高，操作運(yùn)用和維修技術(shù)要求高，購(gòu)置和使用費(fèi)用也高，因而其廣泛應(yīng)用受到了限制。長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院二、反應(yīng)類平整度測(cè)定在車上安裝由一傳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

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(zhǎng)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1940年代，美國(guó)公路局的平整度儀（BPR平整度儀）單輪拖車機(jī)械式積分器測(cè)定速度32km/h英國(guó)TRRL在BPR基礎(chǔ)上，顛簸累積儀（BI）拖車式與BPR類似車載式量測(cè)后軸同車身之間懸掛系的位移長(zhǎng)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)優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，可用于大范圍內(nèi)的路面平整度快速測(cè)定缺點(diǎn)：時(shí)間穩(wěn)定性差（對(duì)策：經(jīng)常標(biāo)定）同一臺(tái)儀器在不同時(shí)期測(cè)定的結(jié)果不一致；轉(zhuǎn)換性差（對(duì)策：通用的平整度指標(biāo)）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；不能給出路面表面的真實(shí)斷面無(wú)法利用測(cè)定結(jié)果考察和分析影響路況的路表特性。長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)平均調(diào)整坡（ARS）反應(yīng)類平整度儀單位行駛距離內(nèi)懸掛系的累積行程（m/km）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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)縱斷面平整度指標(biāo)功率譜分析（PSD）豎向加速度均方根（RMSVA）相鄰斷面坡度變化同抽樣點(diǎn)間距的比值的均方根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直尺指數(shù)（SEI）長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)國(guó)際平整度指數(shù)（IRI）世界銀行于1982年織織了有巴西、英、美、法等國(guó)專家參加的國(guó)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(guó)際平整度指數(shù)（IRI）的建議同反應(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，具有良好的可比性長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院三、平整度指標(biāo)主觀評(píng)估法無(wú)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(jué)等方面的特性描述考慮的評(píng)估因素：1.表面形狀和缺陷：凹陷、搓板和坑槽。2．行駛感覺(jué)：用評(píng)估者感受到的起伏不平和劇烈運(yùn)動(dòng)表示。3．行駛速度：在干燥和直路上無(wú)交通擁擠狀況下通?？尚旭偟乃俣乳L(zhǎng)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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院我國(guó)現(xiàn)行的平整度測(cè)試方法三米直尺連續(xù)式平整度儀車載式顛簸累積儀長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院第三節(jié)路面損壞狀況調(diào)查調(diào)查方法損壞分類（每一類明確的定義）損壞分級(jí)（每一類的輕重程度）通常采用目測(cè)尺量調(diào)查工作量很大網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)可抽樣調(diào)查攝像+圖像識(shí)別速度快設(shè)備昂貴長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型龜裂相互交錯(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(yú)皮狀長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型塊狀裂縫可出現(xiàn)在非承載部位多邊形大塊長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型泛油瀝青膠結(jié)料向路表面聚集的現(xiàn)象起初一般表現(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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型橫向裂縫與道路中線近于垂直有時(shí)伴有少量支縫長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型縱向裂縫與道路中線大致平行有時(shí)伴有少量支縫長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型車轍路表面沿輪跡的縱向凹陷長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型波浪（搓板）路表面有規(guī)律的縱向起伏。波峰和波谷交替出現(xiàn)，間隔很近，一般在60cm以內(nèi)長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型坑槽路面中出現(xiàn)的碗狀坑洞通常是松散、龜裂等其它損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型沉陷路表面的局部凹陷（參看上頁(yè)圖）與路基沉陷引起的大規(guī)模沉陷有區(qū)別長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型松散路面材料（集料和瀝青）逐漸從路面脫開(kāi)并散失瀝青偏少，瀝青與集料粘結(jié)差，瀝青老化而變硬輪跡帶處往往最嚴(yán)重長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型磨光集料棱角被磨成圓滑或平滑狀所采用的集料不耐磨和車輪反復(fù)作用所造成長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院瀝青路面主要損壞類型修補(bǔ)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(guò)修理措施的面積。影響行駛平穩(wěn)和路容美觀長(zhǎng)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分為四類：斷裂類豎向位移類接縫類表層類長(zhǎng)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斷裂類縱向裂縫平等或近于平等路面中心線橫向（斜向）裂縫垂直或斜向路面中心線角隅斷裂從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m交叉裂縫和斷裂板兩條以上裂縫交叉，使板斷裂成3塊以上長(zhǎng)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斷裂類：縱、橫向裂縫長(zhǎng)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斷裂類：縱、橫向裂縫按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度分為3個(gè)輕重程度輕微縫隙邊緣無(wú)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(wú)碎裂或錯(cuò)臺(tái)的裂縫中等縫隙邊緣中等碎裂（或）錯(cuò)臺(tái)小于10mm的裂縫，且縫隙寬度小于15mm嚴(yán)重縫隙邊緣嚴(yán)重碎裂或錯(cuò)臺(tái)大于10mm，且縫隙寬度大于15mm長(zhǎng)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斷裂類：角隅斷裂、交叉裂縫和斷裂板按裂縫等級(jí)和板斷裂的塊數(shù)分為3個(gè)輕重程度等級(jí)輕微板被輕微裂縫分割成2—3塊中等板被中等裂縫分割成3—4塊，或被輕微裂縫分割成5塊以上嚴(yán)重板被嚴(yán)重裂縫分割成4—5塊，或被中等裂縫分割成5塊以上長(zhǎng)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豎向位移類沉陷脹起按其對(duì)行車的影響分為3個(gè)輕重程度等級(jí)輕微車輛以限速駛過(guò)時(shí)僅引起無(wú)不舒適感的輕微跳動(dòng)中等車輛駛過(guò)時(shí)有產(chǎn)生不舒適感的較大跳動(dòng)嚴(yán)重車輛駛過(guò)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的跳動(dòng)，引起嚴(yán)重不舒適或不安全長(zhǎng)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接縫類接縫填縫料損壞按填縫料出現(xiàn)老化、擠出、缺損的情況分為3個(gè)輕重等級(jí)縱向接縫張開(kāi)按張開(kāi)量分為2個(gè)輕重等級(jí)唧泥和板底脫空按外觀和車輛駛過(guò)的反應(yīng)分為2個(gè)輕重等級(jí)錯(cuò)臺(tái)按相鄰板邊緣的高差大小分為3個(gè)輕重等級(jí)接縫碎裂按碎裂范圍和程度分為3個(gè)輕重等級(jí)拱起按對(duì)行車的影響分為3級(jí)（與沉陷和脹起標(biāo)準(zhǔn)相同）長(zhǎng)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表層類磨損和露骨按磨損或露骨的深度分為2級(jí)紋裂、網(wǎng)裂和起皮按是否出現(xiàn)起皮和起皮的面積分為3級(jí)活性集料反應(yīng)引起的網(wǎng)裂按起皮和接縫碎裂的狀況分為3級(jí)粗集料凍融裂紋按裂紋位置（是否只在自由邊？）及其碎裂情況分為3級(jí)坑洞不分輕重程度等級(jí)修補(bǔ)按修補(bǔ)處再次出現(xiàn)損壞的情況，分為3級(jí)長(zhǎng)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)定測(cè)定目的：（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；（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；（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(guò)早損壞的原因；（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)。測(cè)定方法：破損試驗(yàn)無(wú)破損試驗(yàn)（無(wú)損檢測(cè)）：彎沉長(zhǎng)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)定彎沉可以反映路面的結(jié)構(gòu)承載能力理想的彎沉測(cè)定應(yīng)包含兩方面：最大彎沉值彎沉盆彎沉測(cè)定系統(tǒng)（1）貝克曼梁彎沉儀；（2）自動(dòng)彎沉儀；（3）穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀；（4）脈沖彎沉儀長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定貝克曼梁彎沉儀（回彈彎沉）長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定貝克曼梁彎沉儀長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院靜態(tài)彎沉測(cè)定自動(dòng)彎沉儀（總彎沉）長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院測(cè)定方法影響測(cè)試結(jié)果的加載條件：輪重、輪壓和加載時(shí)間自動(dòng)彎沉儀兩臺(tái)彎沉梁測(cè)試車沿輪跡帶行駛貝克曼梁彎沉儀兩臺(tái)或一臺(tái)儀器一臺(tái)時(shí)，沿外側(cè)輪跡帶布置測(cè)點(diǎn)間距20～50m視路段長(zhǎng)度和要求的測(cè)定精度而定長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院測(cè)定結(jié)果處理代表彎沉值彎沉的變異性較大考慮了：保證率溫度修正季節(jié)（濕度）修正適當(dāng)?shù)姆侄伍L(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院測(cè)定結(jié)果處理溫度濕度修正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(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)定穩(wěn)態(tài)彎沉儀固定頻率的正弦動(dòng)荷載動(dòng)彎沉曲線為保證震動(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)果脈沖或落錘彎沉儀（FWD）落錘的沖擊力（半正弦脈沖力）改變質(zhì)量或落高施加不同級(jí)位荷載動(dòng)彎沉曲線長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院FWD長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院PFWD長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院測(cè)定方法可得到：最大彎沉彎沉盆評(píng)定路面承載能力1.通過(guò)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)能力水泥路面瀝青路面2.利用路基模量估算值，直接評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載能力僅瀝青路面長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院第五節(jié)抗滑能力測(cè)定抗滑能力輪胎受制動(dòng)時(shí)沿路表面滑移所產(chǎn)生的力路面的表面特性式中：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。測(cè)定方法：制動(dòng)距離法鎖輪拖車法偏轉(zhuǎn)輪拖車法擺式儀法。長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院一、制動(dòng)距離法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表示標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試速度：64.4km/h不宜低于32km/h至少測(cè)定3次，算術(shù)平均值長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院二、鎖輪拖車法裝有標(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