1、1,第 十 章 路面狀況的調(diào)查和評定 Study And Evaluation of Pavement Data,2,本章主要介紹已有路面使用狀況的調(diào)查和評定，包括調(diào)查和評定的指標、測定儀器、方法等，并簡要介紹路面管理系統(tǒng)的基本概念。,10.1 概 述,一、路面的使用性能：包括功能、安全和結(jié)構(gòu)三方面。,功能方面的使用性能：指路面為用戶提供方便和舒適的程度，其中最 主要的是行使舒適性或行使質(zhì)量。,安全方面的使用性能：指路面表面的抗滑能力。,結(jié)構(gòu)方面的使用性能：指路面損壞狀況和結(jié)構(gòu)承載能力。,功能和安全方面的使用性能為道路用戶所最關(guān)心，而道路管理部門則更關(guān)心結(jié)構(gòu)方面的使用性能。,二、路面的服務能力

2、：指路面所提供的舒適程度或行使質(zhì)量。,可組織一個由各方面人員組成的評分小組，如設(shè)計、養(yǎng)護、施工、材料供應、科研和管理人員、司機、乘客和汽車制造廠等，乘車以一定速度在選定的調(diào)查路段上行駛，每人根據(jù)自己的意見對該路面目前的服務能力以計分形式進行打分。得到一個平均分數(shù)，稱作服務能力評級。簡稱PSR。,3,在實際工作中，不可能總是由一個評分小組來評定路面的PSR，通常通過量測路況的某些物理特性，如平整度、裂縫、車轍等，并考慮主觀評分得到的PSR進行回歸分析，建立回歸方程。如美國AASHO試驗魯把這種由主客觀相結(jié)合方法得到的客觀評價指標稱作現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI。得到的回歸方程為：,我國北京地區(qū)建立的瀝

3、青路面行使質(zhì)量評價關(guān)系式為：RQI=6.76-0.46IRI,RQI為行使質(zhì)量指數(shù)，5分制；IRI為國際平整度（m/km）。,當RQI2.9時認為行駛質(zhì)量完全可接受,當RQI2.2時認為不可接受。,4,10.2 路面行使質(zhì)量的評定,一、平整度測定,平整度可定義為路表面對于真正平面的豎向偏差。這種偏差反映了路表面的縱向起伏變形，影響車輛的動力特性、行駛質(zhì)量和路面所受的動荷載。,路表面的縱向變形具有不同的形式。有長波長和低頻率的起伏變形（路面體系內(nèi)較深層材料的塑性變形引起）；短波長和高頻率的不平整現(xiàn)象（路表面水平力作用引起面層材料推移造成）；兩種形式都有的是由于施工原因引起。,每段路面的平整度都帶

4、有隨機性，包括各種波長和頻率的變形。因而，理想的平整度儀是可以同時測定所有這些變形的全功能儀器。目前各國采用的平整度儀種類很多，可劃歸為兩大類：,1、斷面類儀器：GMR斷面儀、APL慣性斷面儀、非接觸式斷面儀、水準儀、普通3m直尺。,2、反應類儀器：各種道路平整度儀和顛簸累積儀。,5,二、平整度的表征：,表征路面平整度的指標有多種，如：豎向加速度的均方根、評價絕對豎向加速度、坡度方差、直尺與路面間隙的標準差、顛簸累積計數(shù)RN以及PSR等。但它們在表征路面平整度和使用上都有一定的局限性。,1982年提出了國際平整度指數(shù)（IRI）的概念，即通過數(shù)學模型模擬1/4汽車（即單輪）行駛在斷面上的動態(tài)反應

5、，計算得行駛距離內(nèi)懸掛系的累積豎向位移，其單位以平均坡度表示，即m/km或mm/km，IRI值可足夠精確地用斷面類平整度測定方法求得。,國內(nèi)常采用3米直尺和3米八輪連續(xù)平整儀來評定路面平整度。各種路面的平整度標準見P235表10-2。,10.3 路面抗滑性能的評定,路面抗滑能力反映了路面安全方面的使用性能?？赏ㄟ^滑溜事故的調(diào)查分析、路面外觀調(diào)查（如泛油）以及路面抗滑特性測定等途徑來評定。一般采用測定路表抗滑特性這一途徑。,路面的抗滑性能主要取決于路表的細構(gòu)造和粗構(gòu)造。細構(gòu)造指集料表面的構(gòu)造（粗糙程度）；粗構(gòu)造指面層表面外露集料逐漸形成的構(gòu)造或水泥混凝土表面拉毛、壓槽或刻槽形成的粗糙狀態(tài)。,6,

6、常用輪胎與路表面間的摩阻系數(shù)fs來綜合表征路表面的抗滑性能。即：,一、表征路面抗滑性能的指標：,fs=Fs/P Fs為摩阻力；P為車輪重。,有時也用路表構(gòu)造深度TD、石料磨光值PSV等間接指標。,二、路面摩阻系數(shù)的測定：有四種方法,1、制動距離法：,車輛完全制動時，測定滑移車輛經(jīng)過兩點的速度v1和v2、距離x，利用功能原理，可得這段距離內(nèi)的平均摩阻系數(shù)f d :,但這種方法測定時會影響路上交通和存在不安全的缺點。,2、鎖輪拖車法：,測定在一定速度下完全制動拖車所需的力Fb，并除以輪上的有效荷載P，可得到摩阻系數(shù)f b : f b = F b /P,拖車上安裝兩試驗輪，輪胎的平面同行駛方向偏轉(zhuǎn)一

7、角度（20）。拖車前進時，試驗輪隨之向前滑移，輪上便受到橫向力FL。偏轉(zhuǎn)角不同，測得的橫向力不一樣，有一最大值。此橫向力同輪上有效荷載P 的比值稱作橫向力系數(shù)f L（以百分數(shù)計），它是路面縱橫向摩擦系數(shù)的綜合反映： f L =F L /P,3、偏轉(zhuǎn)輪拖車法：,4、擺式儀：,7,三、抗滑能力標準：,路面應具有的抗滑能力，各國有不同的標準。我國路面規(guī)范對各級道路提出了相應抗滑標準。對瀝青路面有：,而水泥混凝土路面的抗滑以構(gòu)造（深度)為指標，其竣工驗收值對高速及一級公路，應0.8mm，對其他各級公路，應0.6mm。,10.4 路面損壞狀況的評定,一、路面損壞的類型：分為四大類,1、裂縫或斷裂類：因裂

8、縫或斷裂使路面結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞；,2、變形類：路面結(jié)構(gòu)仍保持整體性，但形狀在各種因素作用下產(chǎn)生較大的變化；,3、表面損壞類：路面表面出現(xiàn)的局部缺陷，如材料分離散失、磨損等；,4、接縫損壞類：水泥混凝土面層的接縫及其鄰近范圍出現(xiàn)的局部損壞。,8,二、損壞狀況分級：,各種路面損壞都有一個產(chǎn)生和發(fā)展的過程。在這個過程中，處于不同階段的損壞，對路面的使用性能有不同程度的影響。為了便于評價其影響程度，要對各種損壞按損壞的程度和密度大小劃分若干個等級。一般為23級，個別損壞類型可不分級。,各種損壞出現(xiàn)的范圍，通常用手工丈量，以長度（延米）或面積（）計。量測得到的數(shù)值，除調(diào)查區(qū)段的長度或面積，可得到損壞

9、密度。以百分比計。,三、損壞狀況的評價指標：,每一個路段可能出現(xiàn)各種不同類型、不同嚴重程度和密度的損壞，需要有一個綜合評價指標來反映這三方面的狀況和影響，以便對各路段的損壞狀況進行比較。,通常采用扣分法計算路面狀況指數(shù)PCI（=滿分-折扣分）。,C為初始評分數(shù)，百分制時一般用100；,i,j為相應損壞類型數(shù)（共n種）和嚴重程度等級數(shù)（共m級）；,DP ijk 為i種損壞、j種程度和k密度的扣分值；,F(t,d)為多種損壞的修正系數(shù)，是累計扣分值t和扣分次數(shù)d的函數(shù)；,Wij為多種損壞類型和嚴重程度的權(quán)數(shù)。,9,10.5 路面結(jié)構(gòu)承載能力的評定,通過對路面結(jié)構(gòu)承載能力的評定，可以確定路面的剩余壽

10、命，預估何時需進行改建，并為加鋪層設(shè)計提供有用的信息。,一、評定方法：,路面結(jié)構(gòu)承載能力的評定方法可分為破壞和無破壞兩類。,1、破壞類評定法：從路面各結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試樣，通過室內(nèi)試驗，確定各項計算參數(shù)，估算出結(jié)構(gòu)承載能力。由于不可能在路面大量取樣，所得參數(shù)反映的路面情況有一定的局限性。,2、無破壞類評定法：一般通過路表彎沉測定來估算結(jié)構(gòu)承載能力。常用彎沉儀有：靜態(tài)彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動彎沉儀和脈沖或落錘彎沉儀。,二、路面結(jié)構(gòu)承載能力的評定：,按P182-185方法將調(diào)查路段分為若干均勻路段，整理各路段的實測彎沉資料，求得代表彎沉或計算彎沉。,利用設(shè)計彎沉同標準軸載累計作用次數(shù)的關(guān)系曲線，可大致估算相應于

11、代表性彎沉值的容許標準軸載作用次數(shù)N。同彎沉測定前路面實際承受的軸載作用次數(shù)n相比，可以判斷路面的剩余壽命。根據(jù)剩余壽命的長短，可鑒別路面結(jié)構(gòu)強度的潛在能力。,10,10.6 路面管理系統(tǒng)簡介,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，道路上行駛的車輛及荷載日趨增加，里面的損壞將更為迅速，若不及時對路面進行養(yǎng)護和改建，路況將迅速下降。所以，如何科學地、有效地對現(xiàn)有道路網(wǎng)進行管理，合理利用有限的資金和資源，使路面狀況保持在相應的最佳水平上，這一問題已成為道路管理部門急需解決的課題。依照系統(tǒng)工程觀點和運籌學的方法建立各級路面管理系統(tǒng)，是解決上述問題的有效途徑。,一、路面管理和路面管理系統(tǒng),路面管理：包含了同通過和維持路

12、面有關(guān)的全部活動。這些活動包括規(guī)劃、設(shè)計、施工、養(yǎng)護、路況監(jiān)測和研究。是協(xié)調(diào)和控制同路面有關(guān)的全部活動，其目的是使管理部門通過這一過程能有效地利用資金，提供并維持具有足夠服務水平的路面。,路面管理系統(tǒng)：則是通過應用系統(tǒng)分析和運籌學的方法，使路面管理過程系統(tǒng)化；它為管理部門的決策人提供工具和方法，幫助他們找到費用-效率最佳方案，以提供和維持在一定時期內(nèi)具有足夠服務水平的路面。,路面管理系統(tǒng)的作用在于：改善所作決定的效果，并為決定的實施效果提供反饋，以便協(xié)調(diào)部門內(nèi)各單位的活動，并保證其決定的一致性。,11,二、路面管理系統(tǒng)的分級,路面管理工作或管理系統(tǒng)一般劃分為兩級或兩個層次：網(wǎng)級和項目級。,1、

13、網(wǎng)級：,網(wǎng)級管理系統(tǒng)通常包括一個地區(qū)，如省、市等的公路網(wǎng)或一大批工程項目,2.項目級：,項目級管理系統(tǒng)僅針對一個項目。,三、路面管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成：,一個完整的路面管理系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)級管理系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)。,1.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：通常包括以下四類信息：,1）設(shè)計和施工數(shù)據(jù)：交通資料、多了等級、幾何資料、路面厚度、所用材料及性質(zhì)試驗結(jié)構(gòu)、路基土性質(zhì)及試驗結(jié)構(gòu)等。,2）養(yǎng)護和改建數(shù)據(jù)：曾進行過的養(yǎng)護和改建的類型、實施的日期和費用等。,3）使用性能數(shù)據(jù):包括行駛至立（平整度或服務能力指數(shù)）、路面損壞、結(jié)構(gòu)承載能力和安全（抗滑能力）四種。,4）其他：環(huán)境（降水、溫度、冰凍）、材

14、料單價等。,12,2.網(wǎng)級管理系統(tǒng)：通常由下述幾部分組成：,2）使用性能預估模型：建立處于某種震天的路面在采取某項養(yǎng)護或改建措施后路況的有關(guān)屬性隨時級或交通的變化關(guān)系。,1）路況評價：對于通過監(jiān)測系統(tǒng)采集到的路況資料進行評分或評級。,3）使用性能標準和養(yǎng)護改建對策：根據(jù)使用要求、經(jīng)濟分析和經(jīng)濟條件，為公路網(wǎng)規(guī)定路面的使用性能標準。當路面的使用性能不符合這一要求時，須采取養(yǎng)護或改建行動，以恢復路況到可接受的狀態(tài)。,4）費用模型：通常包括建筑費用、養(yǎng)護費用和用戶費用。,5）優(yōu)先次序或優(yōu)化：建立規(guī)律系統(tǒng)的目的是以最經(jīng)濟的代價提供最佳的路網(wǎng)養(yǎng)護和改建對策。為實現(xiàn)這一目標，可以采用不同的優(yōu)化規(guī)劃和方法。,四、建立路面管理系統(tǒng)的收益：,1、可以應用通過監(jiān)測系統(tǒng)采集到的客觀資