道路检测路面结构强度指数PSSI.ppt

PavementStructureStrengthIndex PSSI 简介 预测方法 CONTENTS 总结 测量方法 危害及影响因素 一个故事 MR PSSI和他的外国兄弟MR SSI的身世之谜 他们到底是谁 伏笔 简介 PARTONE 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 简介 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Cememtconcretepavement 沥青混凝土路面Semirigidbaseasphaltpavement 柔性路面Flexibleprimarylevelasphaltpavement 弯沉 这是我们目前收集到的情报 不愿透露姓名的小曾 ld 路面设计弯沉 mm ls 实测代表弯沉 mm PSSI跟SSI有关系 而SSI又与Ld和Ls有关 谁知道怎么找到Ld和Ls两位关键人物 请知情者告知中华人民共和国交通部欢迎拨打热线JTGH20 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 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 PARTTWO 测量方法 Measurementmethods 1 贝克曼梁法 2 落锤弯沉法 3 激光弯沉法 贝克曼梁法 Beckmanbeam 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 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 贝克曼梁法 Beckmanbeam 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 2 3 将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处 与汽车方向一致 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 测试步骤 将试验车后轮轮隙对准测点后约3 5cm处的位置上 贝克曼梁法 Beckmanbeam 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 测试步骤 路面测点回弹弯沉值按下式计算lt L1 L2 x2lt 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 回弹弯沉值计算公式 贝克曼梁法 Beckmanbeam 支点形变修正 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lt L1 L2 x2 L3 L4 x6L1 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 贝克曼梁法 Beckmanbeam 温度修正 测定时的沥青层平均温度按下式计算 t t25 tm td 3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 1 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 3 沥青路面回弹弯沉按下式计算l20 lt KK 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 弯沉的影响因素 贝克曼梁法 Beckmanbeam 1 2 3 缺点 不能测量刚性路面 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 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 Fallingweightdeflectometer 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 拖车式 落锤弯沉仪 Fallingweightdeflectometer 器件构造 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 落锤弯沉仪 Fallingweightdeflectometer 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 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 3 提起传感器及承载板 牵引车向前移动至下一个测点 重复上述步骤 进行测定 落锤弯沉仪 Fallingweightdeflectometer 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 Fallingweightdeflectometer 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 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 Fallingweightdeflectometer A 可同时用于评价刚性路面和柔性路面 D 可对路面各结构层进行分析 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 E 速度快 且无需交通封闭 C 可测出弯沉盆的形状 F 精度高 BB与FWD对比 激光式弯沉仪 Laserdeflectometer 1 2 3 激光三角位移法 激光成像法 激光准直法 4 激光多普勒法 5 光电贝克曼梁法 光电贝克曼梁法 贝克曼梁弯沉仪 激光位移传感技术 光电贝克曼梁法 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 StructureStrengthIndex 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 PSSI的计算 利用弯沉变化规律计算lt1995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 SSI PSSI指标转换按上述方法确定弯沉评价标准后 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 PavementStuctureStrengthIndex 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SSI1 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 a0 模型参数 采用15 71 a1 模型参数 采用 5 19 预测方法 PARTTHREE 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 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 置入最新信息 去掉最老信息 即为GM 1 1 模型 即为灰色新陈代谢模型 基于灰色理论的预测模型的建立 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 其回归预测模型 危害及影响因素 PARTFOUR 危害介绍 沿行车方向或横向出现局部隆起 拥包较易发生在车辆经常起动 制动的地方 如停车站 交叉口等 波浪拥包 搓板 在行车作用下 路面骨料局部脱落而产生的坑洼 是沥青路面易发多发的常见病害 影响行车安全性 舒适性和路容路貌 路面坑槽 沉陷 车辆行经该路段会导致方向盘和车辆震动 如果在此类路段刹车 震动会更加明显 这种路段通常是因为夏季高温 重载货车行经该路段时进行了刹车 迫使路面变形 指的是路基压实度不够或构造物地基土质不良 在水 荷载等因素作用下产生的不均匀的竖向变形 常常表现为 地面或建筑物的基础陷下去 影响因素 2018WORKPLAN 1 结构组织不合理2 路面设计偏薄3 整体强度不足 小组分工 Workdistribution 背景定义 马国清测量方法 马国清 李跃 张智炫预测和危害 曾子涵 李玉轩评价指标 影响因素 李跃 张智炫PPT制作 李玉轩 曾子涵演讲人 曾子涵 参考文献 bibliography 1 公路路基路面现场测试规程 JTGE60 20082 公路技术状况评定标准 JTGH20 20073 朱雷 孙大章 检测环境对路面弯沉检测结果的影响 J 价值工程 20124 柴彩萍 邹艳琴 落锤式弯沉仪 FWD 校准和修正方法研究 J 公路工程 20135 李强 王景钢 沥青路面结构性能检测及衰减程度评价方法 J 公路交通科技 20066 吕志刚 王鹏 盛安连 长寿命沥青路面弯沉与弯沉影响半径的初步分析 J 中外公路 20147 Du Erpeng Ma Songlin Jin