第五章路面平整度检测课件.ppt

第 五 章 路面平整度检测,第一节 概述 路面平整度是反映路面功能性和舒适性的重要指标，也是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标。路面的平整度与路面各结构层的平整状况有着一定的联系，即各层的平整效果将累积反映到路面表面上，平整度必须通过路基、基层、面层各个层的精确施工方能得以保证。,路面面层由于直接与车辆及大气接触，不平整的表面将会增大行车阻力，并使车辆产生附加振动作用。这种振动作用会造成行车颠簸，影响行车的速度和安全及驾驶的平稳和乘客的舒适。同时，振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车机件损坏和轮胎的磨损，并增大油耗。因此，平整度的检测与评定是公路施工与养护的重要环节。,路面平整度仪的检测设备分为断面类和反应类两大类。断面类是测定路面表面凹凸情况的一种仪器，如3m直尺及连续式平整度仪器。国际平整度指数就是以此为基准建立的，这是平整度对基本的指标。,反应类检测设备是测定由于路面表面凹凸引起车辆颠簸的情况，这是司机和乘客直接感受到的平整度指标。因此，它实际上是舒适性能指标。最常用的是车载式颠簸仪。常见几种平整度测试方法有3m直尺、连续式平整度仪和颠簸累积仪测定法。,第二节 3m直尺测定平整度 3m直尺测定法有单尺测定最大间隙及等距离（1.5m）连续测定两种。单尺测定时要计算出测定段的合格率，等距离连续测试要算出标准差，用标准差来表示平整程度。3m直尺有两种型式，一种两端带有高1cm的垫脚，一种无垫脚。有垫脚的3m直尺，在两端0.75m处有一刻线，用于等距离（1.5m）连续测定，计算标准差，这种3m直尺不适于单尺测定最大间隙，必须用无垫脚的3m直尺。,路基路面的平整度可以用3m直尺测定距离路表面的最大间隙来表示，以mm计。该法适用于测定压实成型的路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量及使用质量，也可以用于路基表面成型后的施工平整度检测。,一、检测器具和材料1、3m直尺2、楔形塞尺3、其他等。,二、方法与步骤1、准备工作（1）按要求选择测试路段（2）在测试路段路面上选项测试地点在测试路段路面上选择测试地点。当为施工过程中质量检测需要时，测试地点根据需要确定，可以单杆检测；当为路基、路面工程质量检查验收或进行路况评定需要时，应首尾相接连续测量10尺。,除特殊需要外，应以行车道一侧车轮轮迹（距车道线80l00cm）带作为连续测定的标准位置。对旧路面已形成车辙的路面，应取车辙中间位置为测定位置，用粉笔在路面上作好标记。（3）清扫路面测定位置处的污物,2、测试步骤（1）在施工过程中检测时，按需要确定的方向，将3m直尺摆在测试地点的路面上。（2）目测3m直尺底面与路面之间的间隙情况，确定间隙为最大的位置。（3）用有高度标线的塞尺塞进间隙处，量记最大间隙的高度，精确至0.2mm。,（4）施工结束后检测时，按现行公路工程质量检验评定标准JTJ F80/1的规定，每1处连续检测10尺，按上述步骤测记10个最大间隙。,3m直尺检验平整度,三、数据处理与评定1、数据处理 单尺检测路面的平整度计算，以3m直尺与路面的最大间隙为测定结果。连续测定10尺时，判断每个测定值是否合格，根据要求计算合格百分率，并计算10个最大间隙的平均值。,合格率=合格尺数/总测尺数100,第三节 连续式平整度仪测定法1、连续式平整度仪器 连续式平整度仪测定平整度的试验方法是通过量测路面的不平整度的标准差，以表示路面的平整度，以mm计。适用于测定路表面的平整度，评定路面的施工质量和使用质量，但不适用于在已有较多坑槽、破损严重的路面上测定。,在国外连续式平整度仪的种类很多，长度和结构各不相同，同样是3m，有4轮、8轮、16轮式多种，使用最多的是3m平整度仪。我国目前使用和测试规程规定的标准仪器仅限于长度3m的8轮式连续式平整度仪，构造如下图。中间为一个3m长的机架，机架可缩短或折叠，前后各有4个行走轮，前后两组轮的轴间距离为3m。,机架中间有一个能起落的测定轮。机架上装有蓄电源及可拆卸的检测箱，检测箱可采用显示、记录、打印或绘图等方式输出测试结果。测定轮上装有位移传感器，自动采集位移数据时，测定间距为l0cm，每一计算区间的长度为100m，100m输出一次结果。机架头装有一牵引钩及手拉柄，可用人力或汽车牵引。,连续式平整度仪,连续式平整度仪构造图1脚轮；2拉簧；3离合器；4测架；5牵引架；6前架；7纵断面绘图仪；8测定轮；9纵梁；10后架,连续式平整度仪,连续式平整度仪,一、检测器具1、连续式平整度仪2、牵引车3、皮尺或测绳,二、测试步骤1、准备工作（1）选择测试路段；（2）选择路面测试地点；（3）清扫检测位置处的路面（4）检测仪器各部分是否完好、灵敏，并将各连接接妥，安装记录设备,2、测试步骤（1）将连续式平整度测定仪置于测试路段路面起点上；（2）在牵引汽车的后部，将平整度的挂钩挂上后，放下测定轮，启动检测器及记录仪，随即启动汽车，沿道路纵向行驶，横向位置保持稳定，并检查平整度检测仪表上测定数字显示、打印、记录的情况。如检测设备中某项仪表发生故障，即停车检测。牵引平整度仪的速度应均匀，速度宜为5km/h，最大不得超过l2km/h。,在测试路段较短时，可用人力拖拉平整度仪测定路面的平整度，但拖拉时应保持匀速前进。,三、检测数据的处理与评定（1）连续式平整度测定仪测定后，可按每l0cm间距采集的位移值自动计算l00m计算区间的平整度标准差，还可记录测试长度、曲线振幅大于某一定值（3、5、8、l0mm等）的次数、曲线振幅的单向（凸起或凹下）累计值及以3m机架为基准的中点路面偏差曲线图，并打印输出。当为人工计算时，在记录曲线上任意设一基准线，每隔一定距离（宜为1.5m）读取曲线偏离基准线的偏离位移值 d。,每一计算区间的路面平整度以该区间测定结果的标准差表示，按下式计算：各计算区间的平整度计算值，mm；以l00m为一个计算区间，每隔一定距离（自动采集间距为10cm，人工采集间距为1.5m）采集的路面凹凸偏差位移值，mm；,采集的路面凹凸偏差位移值的平均值 计算区间用于计算标准差的测试数据个数,（3）计算一个评定路段内须计算各区间平整度标准差的平均值、标准差、变异系数。记录表格如表5-5所示,第四节 平整度检测新技术一、车载式颠簸累积仪 颠簸累积仪有车载式与拖式两种。下面介绍车载式颠簸累积仪测定平整度的方法 车载式颠簸仪的特点：测定速度快，价格低廉，操作简单。可用其检测结果评定路面的施工质量和使用期的舒适性。,车载式颠簸累积仪安装示意图 拖式颠簸累积仪安装示意图1测试车；2数据处理器；3电瓶；4后桥；5挂钩；6底板；7钢丝绳；8颠簸累积仪传感器,原理：测试车以一定的速度在路面上行驶，由于路面上的凹凸不平状况，引起汽车的激振，通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI，以cm/km计。VBI越大，说明路面平整性越差，舒适性也越差。,用车载式颠簸累积仪测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI表示路面的平整度，以cm/km计。适于测定路面表面的平整度，以评定路面的施工质量和使用期的舒适性。但不适用于已有较多坑槽、破损严重的路面上测定。,1、检测器具1）车载式颠簸累积仪 车载式颠簸累积仪由机械传感器、数据处理器及微型打印机组成，传感器固定安装在测试车的底板上，如图所示。仪器的主要技术性能指标的要求如书上所示2）测试车包括旅行车、越野车或者小轿车,车载式颠簸累积仪安装示意图 1测试车；2数据处理器；3电瓶；4后桥；5挂钩；6底板；7钢丝绳；8颠簸累积仪传感器,用车载式颠簸累积仪测定的平整度，与由3m平整度仪测定的平整度在概念是有区别的，这是因为它不仅取决于路面的平整度，还与测定车的性能有关，它反映的是舒适性。,由于对每一辆测定车来说，它与平整度仪或国际平整度指数之间可以建立相关关系，故国际上也常用于平整度测定。由于车辆的颠簸与车速关系很大，故保证测定时车辆的行驶速度很重要，车辆行驶速度应为32km/h，由于测定时的条件，有时不可能固定为32km/h，允许有3km/h的误差，但必须与标定时的速度一致，如标定时采用32km/h有困难，可在3050km/h范围内选择，一般不宜超过40km/h。,车载式颠簸累积仪安装示意图 1测试车；2数据处理器；3电瓶；4后桥；5挂钩；6底板；7钢丝绳；8颠簸累积仪传感器,位移传感器,2、准备工作1）仪器安装2）仪器检查及准备3、检测步骤1）车子停在测点前300500米处，打开电源。2）输入测试年月日并打印3）输入测试路段编码并打印4）输入测试起点公里桩号及百米桩号，打印,5）发动汽车驶向被测路段，在过程中控制行车的速度6）到达测试起点时，按下开始测量键7）车子到达终点时，将测试路段的颠簸累计值换算成以公里计的颠簸累积值，打印出来8）连续测试9）测试结果处理10）测试完毕后整理仪器,二、激光路面平整度仪 激光路面平整度测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测试速度快，精度高。这种仪器还可同时进行路面纵断面、横坡、车辙等测量，因此，也被称为激光路面断面测试仪。,激光路面平整度仪的工作原理是装有激光路面平整度仪的测试车以一定速度在路面上行驶，固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出一路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数值信号并记录下来。,随着汽车的行进，每隔一定间距，采集一次数据。通过数据分析系统，可显示打印国际平整度指指数IRI等平整度检测结果。,1、检测器具 激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器，加速度计和陀螺仪的测试车，它同时备有先进的数据采集和处理系统，如图所示。,图10.1.4 激光平整度仪示意图1激光传感器；2激光盒；3陀螺盒；4测量束控制台；5距离测量；6微机屏幕；7微机键盘；8微机；9计算机存储器；10电源,激光平整度仪,激光平整度仪,激光平整度仪,2、检测要点（1）数据采集完全在计算机控制下进行，根据具体情况输入有关信息和命令。（2）为了保证测量精度，应进行系统检查，如做静态振动试验、直尺试验、轮胎气压检查、传感器标定检查。（3）测试速度一般在20120范围内。（4）测试宽度大于2.5。如在测试梁上安装两个扩展臂，测试宽度可增加至3.5或更大。,（5）采样间隔一般为0.l，最小为5。（6）可显示测试状态及有关数据，输出分析结果，如国际平整度指数，车辙、横坡等。,注意事项：测试测试过程中，不能直视激光孔或观察抛光物面或镜面反射回来的激光束，防止损伤眼睛，只能通过一张红外线显示卡或光谱变换眼镜才可以观察光束存在与否。目前，激光路面平整度仪尚未纳入我国公路检测规范，其试验方法可参照仪器使用说明书。,三 平整度指标间相互关系1、国际平整度指数 用车载式颠簸累积仪测定的VBI值需要与其他平整度指标（如连续式平整度仪测出的标准差、国际平整度指数IRI等）进行换算时，应将车载式颠簸累积仪的测试结果进行标定，即与相关的平整度仪测量结果建立相关关系，相关系数均不得小于0.90。,国际平整度指数IRI是一项标准化的平整度指标。它同反应类平整度测定系统类似，但是采用的是数学模型模拟l/4车轮（即单轮，类似于拖车）以规定速度行驶在路面断面上，分析行驶距离内动态反应悬挂系的累积竖向位移量。标准的测定速度规定为80km/h，其测定结果的单位为m/km。,为与其它平整度指标建立相关关系，选择的标定路段应符合下列要求（1）有56段不同平整度的现有道路，从好到坏不同程度都应各有一段。（2）每段长度宜为250300m。（3）每一路段的平整度应均匀，段内应无太大变化。（4）标定路段应选纵坡变化较小的平坦、直线路段。（5）选择交通量小或者可以疏导的路段，减少标定时车辆的干扰。,2、连续式平整度仪进行标定的步骤（1）用于标定的仪器应使用按规定进行校准后能准确测定路面平整度的连续式平整度仪。（2）按现行操作规程用连续式平整度仪沿选择的每个路段全程连续测量平整度35次，取其平均值作为该路段的测试结果（以标准差表示）。,（3）用车载式颠簸累积仪沿各个路段进行测量，重复35次后，取其各次颠簸累积值的平均值作为该路段的测试结果，与平整度仪的各段测试结果相对应。标定时的测试车速应在3050km/h范围内选用一种或两种稳定的车速分别进行，记录车速及搭载量，以后测试时的情况应与标定时的相同。（4）整理相关关系：将连续式平整度仪测出的标准差及车载式颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBIv绘制出曲线并进行回归分析，建立相关关系：,式中：,一用连续式平整度仪测定的以标准差表示的平整度，mm；,一测试速度为v时用颠簸累积仪测得的累积值VBI，cm/km；,回归系数。,3、将车载式颠簸累积仪的结果换算（1）将所选择的标定路段在标记上每隔0.25m作出补充标记。（2）在每个路段上用经过校准的精密水平仪分别测出每隔0.25m标点上的标高，计算国际平整度指数IRI。（3）用车载式颠簸累积仪测试得到各个路段的测试结果。,（4）将各个路段的国际平整度指数IRI与颠簸累积值VBIv绘制出曲线并进行回归分析，建立相关关系：式中：一国际平整度指数，m/km；一测试速度为时颠簸累积仪测得的颠簸累积值，cm/km；回归系数。,