第十七章路面使用品质及路况评定 §17-1路面功能及其评价 路面结构在汽车和自然因素的反复作用下,其使用性能会发生改变,由此路 面结构逐渐出现破坏,并最终导致不能满足使用性能的要求(图17-1)。 在路面使用过程中,必须采取相应的养护、补强和改建措施,使路面的使用 性能得到部分恢复,甚至提高 服务水平 养护 时间(年) 时间 图17-1路况随时间的变化曲线 为了了解和掌握路面使用性能的变化情况,以便及时采取各种养护和改建措 施,延缓其衰变或恢复其性能,必须定期对路面的使用性能进行评定。路面使 用性能包括功能、结构和安全三方面 路面功能是路面为道路使用者提供的舒适程度 路面结构是指路面的物理状况,包括路面损坏状况和结构承载能力 路面安全是指路面的抗滑能力。 功能和安全方面的使用性能是道路使用者所关心,道路管理部门则更注重结 构方面的使用性能。路面使用性能的三个方面既有区别又有一定的联系。 路面使用品质及路况的评定就是确定路面结构现时的使用性能。 §172路面结构承载能力的评定 路面结构承载能力,是指路面在达到预定的损坏状况之前还能承受的行车荷 载作用次数,或者还能使用的年数 路面结构的承载能力同损坏状况有着内在联系。在使用过程中,路面的承载 能力逐渐下降,与此同时损坏逐步发展。承载能力低的路面结构,其损坏的发 展速度迅速;承载能力接近于临界状态时,路面的损坏达严重状态,此时必须 采取改建措施(设置加铺层等)以恢复或提高其承载能力 路面结构承载能力的测定,可分为破损类和无破损类两种。前者从路面各结
1 第十七章 路面使用品质及路况评定 §17-1 路面功能及其评价 路面结构在汽车和自然因素的反复作用下，其使用性能会发生改变，由此路 面结构逐渐出现破坏，并最终导致不能满足使用性能的要求(图 17-1)。 在路面使用过程中，必须采取相应的养护、补强和改建措施，使路面的使用 性能得到部分恢复，甚至提高。 时间（年） 服务水平 时间 养护 图 17-1 路况随时间的变化曲线 为了了解和掌握路面使用性能的变化情况，以便及时采取各种养护和改建措 施，延缓其衰变或恢复其性能，必须定期对路面的使用性能进行评定。路面使 用性能包括功能、结构和安全三方面。 路面功能是路面为道路使用者提供的舒适程度。 路面结构是指路面的物理状况，包括路面损坏状况和结构承载能力。 路面安全是指路面的抗滑能力。 功能和安全方面的使用性能是道路使用者所关心，道路管理部门则更注重结 构方面的使用性能。路面使用性能的三个方面既有区别又有一定的联系。 路面使用品质及路况的评定就是确定路面结构现时的使用性能。 §17-2 路面结构承载能力的评定 路面结构承载能力，是指路面在达到预定的损坏状况之前还能承受的行车荷 载作用次数，或者还能使用的年数。 路面结构的承载能力同损坏状况有着内在联系。在使用过程中，路面的承载 能力逐渐下降，与此同时损坏逐步发展。承载能力低的路面结构，其损坏的发 展速度迅速；承载能力接近于临界状态时，路面的损坏达严重状态，此时必须 采取改建措施(设置加铺层等)以恢复或提高其承载能力。 路面结构承载能力的测定，可分为破损类和无破损类两种。前者从路面各结
构层内钻取试样,试验确定其各项计算参数,通过同设计标准相比较,估算其 结构承载能力。无破损类测定则通过路表的无破损弯沉测定,估算路面的结构 承载能力 弯沉测定 路表面在荷载作用下的弯沉量,可以反映路面结构的承载能力。路面的结构 破坏可以是由于过量的竖向变形所造成,也可能是由于某一结构层的断裂破坏 所造成。对于前者,采用最大弯沉值表征结构承载能力较合适;对于后者,则 采用路表弯沉盆的曲率半径表征其承载能力更为合适。因而,理想的弯沉测定 应包含最大弯沉值和弯沉盆两方面 目前使用的弯沉测定系统有4种:(1)贝克曼梁( Benkleman beam)弯沉仪;(2) 自动弯沉仪;(3)稳态动弯沉仪:(4)脉冲弯沉仪。前两种为静态测定,得到路表 最大弯沉值。后两种为动态测定,可得到最大弯沉值和弯沉盆。 (一)静态弯沉测定 最常用的是贝克曼梁弯沉仪,测定时梁的端头穿过测定车后轴双轮轮隙,置 于车轮前方10cm左右的路面测点上。梁在后三分点处通过支点承于底座上。梁 的另一端处架设一百分表,以测定端头的升降量。车辆以爬行速度向前行驶, 车轮经过梁的端头时,读取百分表的最大读数;车辆驶离后,再读取百分表的 读数;两者差值的两倍即为路表面的回弹弯沉值。 自动弯沉仪将弯沉测定梁连接到测定车后轴之间的底盘上。测定时,梁支于 地面保持不动,车辆向前移动,当后轮驶过并通过梁端头时,弯沉值被自动记 下来,达最大弯沉值时测定梁被提起,并拉到车辆底盘的前端,到下一测点处 测定梁再被放下。自动弯沉仪可连续进行弯沉测定,并自动记录测定结果。车 辆行驶速度为3~5km/h,每天约可测定30km 承载板法是通过加载卸载测定路面结构的综合回弹模量 贝克曼梁弯沉仪量测到的是最大回弹弯沉值,而自动弯沉仪测到的是最大总 弯沉值。 轮载、轮压和加载时间(行驶速度)是影响测定结果的三项加载条件。在测定 前和测定过程中,必须认真检查是否符合规定要求 测定时,测试车辆沿轮迹带行驶。如仅使用一台贝克曼梁弯沉仪,测点沿外 侧轮迹带布置。测点间隔可为20~50m,视测定路段长度要求而定。 测定结果可点绘成弯沉断面图。由于影响承载能力的变量众多,可以预料各 测点的弯沉值会有较大的变异。因而,通常采用统计方法对每一路段的弯沉值 进行统计处理,以路段的代表弯沉值表征该路段的承载能力 路段的代表弯沉值b可按下式确定 =(+2)K1K2 (17-1) 式中:l——路段各测点弯沉的平均值,即 ∑l (17-2) 一该路段弯沉测定标准偏差,即
2 构层内钻取试样，试验确定其各项计算参数，通过同设计标准相比较，估算其 结构承载能力。无破损类测定则通过路表的无破损弯沉测定，估算路面的结构 承载能力。 一、弯沉测定 路表面在荷载作用下的弯沉量，可以反映路面结构的承载能力。路面的结构 破坏可以是由于过量的竖向变形所造成，也可能是由于某一结构层的断裂破坏 所造成。对于前者，采用最大弯沉值表征结构承载能力较合适；对于后者，则 采用路表弯沉盆的曲率半径表征其承载能力更为合适。因而，理想的弯沉测定 应包含最大弯沉值和弯沉盆两方面。 目前使用的弯沉测定系统有 4 种：(1)贝克曼梁(Benkleman beam)弯沉仪；(2) 自动弯沉仪；(3)稳态动弯沉仪；(4)脉冲弯沉仪。前两种为静态测定，得到路表 最大弯沉值。后两种为动态测定，可得到最大弯沉值和弯沉盆。 (一)静态弯沉测定 最常用的是贝克曼梁弯沉仪，测定时梁的端头穿过测定车后轴双轮轮隙，置 于车轮前方 10cm 左右的路面测点上。梁在后三分点处通过支点承于底座上。梁 的另一端处架设一百分表，以测定端头的升降量。车辆以爬行速度向前行驶， 车轮经过梁的端头时，读取百分表的最大读数；车辆驶离后，再读取百分表的 读数；两者差值的两倍即为路表面的回弹弯沉值。 自动弯沉仪将弯沉测定梁连接到测定车后轴之间的底盘上。测定时，梁支于 地面保持不动，车辆向前移动，当后轮驶过并通过梁端头时，弯沉值被自动记 下来，达最大弯沉值时测定梁被提起，并拉到车辆底盘的前端，到下一测点处 测定梁再被放下。自动弯沉仪可连续进行弯沉测定，并自动记录测定结果。车 辆行驶速度为 3～5km/h，每天约可测定 30km。 承载板法是通过加载-卸载测定路面结构的综合回弹模量。 贝克曼梁弯沉仪量测到的是最大回弹弯沉值，而自动弯沉仪测到的是最大总 弯沉值。 轮载、轮压和加载时间(行驶速度)是影响测定结果的三项加载条件。在测定 前和测定过程中，必须认真检查是否符合规定要求。 测定时，测试车辆沿轮迹带行驶。如仅使用一台贝克曼梁弯沉仪，测点沿外 侧轮迹带布置。测点间隔可为 20～50m，视测定路段长度要求而定。 测定结果可点绘成弯沉断面图。由于影响承载能力的变量众多，可以预料各 测点的弯沉值会有较大的变异。因而，通常采用统计方法对每一路段的弯沉值 进行统计处理，以路段的代表弯沉值表征该路段的承载能力。 路段的代表弯沉值 l0 可按下式确定： l 0 ＝(l 0 )K１ K２ K３ + （17-1） 式中： l 0 ——路段各测点弯沉的平均值，即 l l i n n 0 1 = / （17-2） ——该路段弯沉测定标准偏差，即
∑(-) (17-3) λ—一控制保证率的系数,保证率为50%时,λ=0;保证率为90%时,λ=1.282 95%时,=1.64;97.7%时,=2.00 n一该路段的测点数 K1=季节影响系数 K,=湿度影响系数 K,=温度影响系数 沥青面层的劲度随温度而变,路基的模量随湿度而变。因而,弯沉测定结果 同测定时路面结构的温度和湿度状况有关。通常以20℃作为沥青路面的标准测 定温度,以最不利潮湿或春融季节作为测定时期。对于在其他环境条件下测定 的结果,应作温度和湿度修正 温度修正系数k可按下述经验公式确定 当测定时沥青层内的平均温度T<20℃时 T1=a+b7;a=-214-0.503h b=0.62-0008h T1≥20°C K3=expl T1(20°C K3=eyp[000(20-7 式中 沥青层厚度(cm); T一沥青层平均温度(℃),按下式计算: T= a +bts 65+0.52h b=0.62-0008h (17-6) 由于气候、水文和土质条件的不同,各地区路基湿度和季节性变化规律不尽 相同:并且,路面结构不同,路基温度变化对路表弯沉值的影响程度也不一样。 因而,考虑湿度变化的季节修正系数K1随地区、土质、路基潮湿类型、路面结 构等因素而变,应依据当地具体条件建立的弯沉季节变化曲线,结合经验确定 测定路段的弯沉值如果变化范围很大,需进行分段,分别确定其代表弯沉值。 分段可通过目估,并结合路况进行。也可按统计方法,对划分的相邻路段进行 显著性检验,依据是否有显著差别决择其分或合。 (二)动态弯沉测定 稳态动弯沉仪系利用振动力发生器在路表面作用一固定频率的正弦动荷载, 通过沿荷载轴线间隔布置的速度传感器(检波器)量测路表面的动弯沉曲线。用于 公路上的是轻型动弯沉仪,所施加的动荷载约50kN;用于机场上的则是重型的, 动荷载约达150kN
3 ( ) = − − l l n i n 0 2 1 1 (17-3) ——控制保证率的系数，保证率为 50%时，=0；保证率为 90%时，=1.282； 95%时，=1.64；97.7%时，=2.00； n——该路段的测点数； K K K １ ２ ３ ＝季节影响系数 ＝湿度影响系数 ＝温度影响系数 沥青面层的劲度随温度而变，路基的模量随湿度而变。因而，弯沉测定结果 同测定时路面结构的温度和湿度状况有关。通常以 20℃作为沥青路面的标准测 定温度，以最不利潮湿或春融季节作为测定时期。对于在其他环境条件下测定 的结果，应作温度和湿度修正。 温度修正系数 kt 可按下述经验公式确定。 当测定时沥青层内的平均温度 T<20℃时 ( ) exp0.002 (20 ) (17 - 5) 20 17 - 4 20 1 1 exp 20 0.62 0.008 2.14 0.503 1 1 ３ １ １ ３ １ ０ ＝ Ｃ ＝ Ｃ ＝ ＋ ； K h T T T K h T b h T a bT a h − − = − = − − 式中：h——沥青层厚度(cm)； T——沥青层平均温度(℃)，按下式计算： T＝α+bT5 a=-2.65+0.52h b=0.62-0.008h (17-6) 由于气候、水文和土质条件的不同，各地区路基湿度和季节性变化规律不尽 相同；并且，路面结构不同，路基温度变化对路表弯沉值的影响程度也不一样。 因而，考虑湿度变化的季节修正系数 K1 随地区、土质、路基潮湿类型、路面结 构等因素而变，应依据当地具体条件建立的弯沉季节变化曲线，结合经验确定 之。 测定路段的弯沉值如果变化范围很大，需进行分段，分别确定其代表弯沉值。 分段可通过目估，并结合路况进行。也可按统计方法，对划分的相邻路段进行 显著性检验，依据是否有显著差别决择其分或合。 (二)动态弯沉测定 稳态动弯沉仪系利用振动力发生器在路表面作用一固定频率的正弦动荷载， 通过沿荷载轴线间隔布置的速度传感器(检波器)量测路表面的动弯沉曲线。用于 公路上的是轻型动弯沉仪，所施加的动荷载约 50kN；用于机场上的则是重型的， 动荷载约达 150kN
中间质量 落锤(质量2 固定刚性框架 距高转换器 温度传感辱 A/D转换 信号放大器 型计算机 承…∴ 压力传夢鬱 移传 暗面 沉盆曲线 图17-2落锤弯沉仪示意图 脉冲弯沉仪又称落锤弯沉仪(FWD)(图17-2)。它以50~300kg质量从 40cm高度落下,作用于弹簧和橡皮垫上,通过30cm直径承载板传给路面半正 弦脉冲力。通过改变质量和落高,可以施加不同级位的荷载,从15kN到125kN 脉冲力作用持续时间约为0028s。利用沿荷载轴线间隔布置的速度传感器,量测 到路表面的弯沉曲线(图17-3)。由于仪器本身重量轻,路面受到的预加荷载的影 响比稳态动弯沉仪的小得多 动态弯沉测定可以得到路表弯沉曲线。作用于路表的动荷载向路面结构内的 应力扩散类似圆锥形。应力锥同各结构层次界面的交点具有特定的含义:在交 点以外的路表弯沉值仅受到此交点所在界面以下各结构层模量的影响。利用这 特性,可以依据应力锥和结构层次布置传感器的位置,并按量测得到的弯沉 值应用层状体系理论解分别确定各结构层的弹性模量值 PFWD荷敢 层 图17-3落锤弯沉仪路表面的弯沉曲线示意图
4 图 17-2 落锤弯沉仪示意图 脉冲弯沉仪又称落锤弯沉仪(FWD) (图 17-2)。它以 50～300kg 质量从 4～ 40cm 高度落下，作用于弹簧和橡皮垫上，通过 30cm 直径承载板传给路面半正 弦脉冲力。通过改变质量和落高，可以施加不同级位的荷载，从 15kN 到 125kN。 脉冲力作用持续时间约为 0.028s。利用沿荷载轴线间隔布置的速度传感器，量测 到路表面的弯沉曲线(图 17-3)。由于仪器本身重量轻，路面受到的预加荷载的影 响比稳态动弯沉仪的小得多。 动态弯沉测定可以得到路表弯沉曲线。作用于路表的动荷载向路面结构内的 应力扩散类似圆锥形。应力锥同各结构层次界面的交点具有特定的含义：在交 点以外的路表弯沉值仅受到此交点所在界面以下各结构层模量的影响。利用这 一特性，可以依据应力锥和结构层次布置传感器的位置，并按量测得到的弯沉 值应用层状体系理论解分别确定各结构层的弹性模量值。 图 17-3 落锤弯沉仪路表面的弯沉曲线示意图
弯沉测定时,所施加的动荷载大小应尽可能接近于路上的车辆荷载。此外, 为了解材料的非线性特征,施加的动荷载需变换级位。 二、结构承载能力评价 不同路面结构具有不同的路表弯沉值。因而,不能单独从最大弯沉值大小来 判断路面结构的剩余寿命。同时,路面结构的承载能力会在使用过程中逐渐下 降。反映在弯沉值变化上,则为路段的代表弯沉值随时间(轴载作用次数)的增加 而逐渐增长。随着弯沉值的増长,路面逐渐岀现车辙变形和裂缝等损坏。定义 某种程度的损坏作为临界状态,相应于这种损坏状况的路面弯沉值,即为路面 结构的极限承载能力。为此,要判断现有路面结构的承载能力(剩余寿命),除了 由测定得到代表弯沉值外,还须知道路面结构类型、路面损坏状况以及到调査 测定时路面己承受的标准轴载作用次数。 利用沥青路面的弯沉值同标准轴载累计作用次数和路面损坏临界状态间的 关系曲线,可按路段的代表弯沉值和路面已承受的标准轴载累计作用次数,确 定现有路面结构的剩余寿命。例如,如代表弯沉值为25×10-2mm,已承受标准 轴载共40×106次的作用,则由弯沉曲线可推算出达90%可靠度时的剩余寿命 约4.1×106次。 利用由动态弯沉测定得到的弯沉曲线,可以分别计算确定各结构层的弹性模 量值。而后,配合由钻孔得到的结构层厚度数据,便可利用有关路面结构设计 图表或公式计算确定路面结构的承载能力,力学分析法是其中之 力学分析法的基本理论是基于路表荷载的圆锥扩散假定(图17-3),它包括 以下几点:①离荷载中心较远处的弯沉δ4仅与路基的模量有关,即与路基的弹性 压缩有关;②距离荷载中心r处的弯沉δ3是第三层和第四层的弹性压缩所致: ③距离荷载中心n处的弯沉δ2是第二、第三层和第四层的弹性压缩所致;④荷 载中心处的弯沉是第所有各层弹性压缩所致。以上四点假定可用如下关系式表 对三层体系 84=f4(E3) 62=f2(E2,E3) 60=f0(E1,E2,E3) (177) 对四层体系 64=f4(E4) 63=f3(E3,E4) 62=f2(E2,E3,E4) 61=f1(E1,E2,E3,F4) 60=f0(E1,E2,E3,E4) (17-8) 以上分析模型,可由函数f3及f(或自及f)可以唯一地确定E3及F4(E3及E2) 对三层体系,由f0可以唯一地确定E1;对四层体系,必须解6及f的连列方程 得到E1,E2 沥青路面采用强度系数SSⅠ作为评价指标,SSI=路面容许弯沉值/路面代 表弯沉值。表17-1为评价标准
5 弯沉测定时，所施加的动荷载大小应尽可能接近于路上的车辆荷载。此外， 为了解材料的非线性特征，施加的动荷载需变换级位。 二、结构承载能力评价 不同路面结构具有不同的路表弯沉值。因而，不能单独从最大弯沉值大小来 判断路面结构的剩余寿命。同时，路面结构的承载能力会在使用过程中逐渐下 降。反映在弯沉值变化上，则为路段的代表弯沉值随时间(轴载作用次数)的增加 而逐渐增长。随着弯沉值的增长，路面逐渐出现车辙变形和裂缝等损坏。定义 某种程度的损坏作为临界状态，相应于这种损坏状况的路面弯沉值，即为路面 结构的极限承载能力。为此，要判断现有路面结构的承载能力(剩余寿命)，除了 由测定得到代表弯沉值外，还须知道路面结构类型、路面损坏状况以及到调查 测定时路面已承受的标准轴载作用次数。 利用沥青路面的弯沉值同标准轴载累计作用次数和路面损坏临界状态间的 关系曲线，可按路段的代表弯沉值和路面已承受的标准轴载累计作用次数，确 定现有路面结构的剩余寿命。例如，如代表弯沉值为 25×10-2mm，已承受标准 轴载共 4.0×106 次的作用，则由弯沉曲线可推算出达 90%可靠度时的剩余寿命 约 4.1×106 次。 利用由动态弯沉测定得到的弯沉曲线，可以分别计算确定各结构层的弹性模 量值。而后，配合由钻孔得到的结构层厚度数据，便可利用有关路面结构设计 图表或公式计算确定路面结构的承载能力，力学分析法是其中之一。 力学分析法的基本理论是基于路表荷载的圆锥扩散假定（图 17-3），它包括 以下几点：①离荷载中心较远处的弯沉4 仅与路基的模量有关，即与路基的弹性 压缩有关；②距离荷载中心 r3 处的弯沉3 是第三层和第四层的弹性压缩所致； ③距离荷载中心 r2 处的弯沉2 是第二、第三层和第四层的弹性压缩所致；④荷 载中心处的弯沉是第所有各层弹性压缩所致。以上四点假定可用如下关系式表 示： 对三层体系： 4=f4(E3) 2=f2(E2,E3) 0=f0(E1,E2,E3) （17-7） 对四层体系： 4=f4(E4) 3=f3(E3,E4) 2=f2(E2,E3,E4) 1=f1(E1, E2,E3,E4) 0=f0(E1,E2,E3,E4) （17-8） 以上分析模型，可由函数 f3 及 f4(或 f4 及 f2)可以唯一地确定 E3 及 E4(E3 及 E2), 对三层体系，由 f0 可以唯一地确定 E1；对四层体系，必须解 f0 及 f1 的连列方程 得到 E1, E2 沥青路面采用强度系数 SSI 作为评价指标，SSI=路面容许弯沉值 / 路面代 表弯沉值。表 17-1 为评价标准
表17-1沥青路面采用强度系数SSI作为评价标准 平价指杉 优 结构强度系 ≥1.2 1.0~1.20.8~1.00.6~0.8 0.6 §17-3路面结构损坏状况评定 路面结构的损坏状况,反映了路面结构在行车和自然因素作用下保持完整性 或完好的程度。 新建或改建的路面,都需采取日常养护措施进行保养,以延缓路面损坏的出 现;而在路面结构出现损坏后,应及时采取相应的维修措施以减缓损坏的发展 速度;当路面损坏状况恶化到一定限度后,便需采取改建或重建措施以恢复或 提高其结构完好程度。因而,路面结构损坏的发生和发展同路面养护和改建工 作密切相关。 路面结构出现损坏,会在不同程度上影响路面的平整度。因而,可以通过平 整度指标在一定程度上反映路面的损坏状况。然而,平整度的好坏还同路面施 工质量等因素有关,并且主要反映道路使用者的要求和利益。因此,路面结构 损坏状况是道路管理部门所关注的据以鉴别需进行养护和改建的路段和选择宜 采取的措施 路面结构的损坏状况,须从三方面进行描述:(1)损坏类型;(2)损坏严重程 度;(3)出现损坏的范围或密度。综合这三方面,才能对路面结构的损坏状况作 出全面的估计。 、损坏类型 促使路面出现损坏的原因是多方面的(荷载、环境、施工、养护等),因为结 构损坏所表现出的形态和特征也是多种多样的。各种损坏对路面结构完好程度 和路面使用性能有不同程度的影响,需相应采取不同的养护或改建对策。因此, 进行路面结构损坏状况调査前,要依据损坏的形态、特征和肇因,对损坏进行 分类,并对每一类损坏规定明确的定义。 表17-1路面损坏分类 沥青路面 类型 水泥路面 纵向裂缝 纵向裂缝 横向裂维裂缝或断裂 横向裂缝 裂缝或断裂 龟裂 斜向裂缝 块裂 角隅裂缝 温度裂缝 变形 沉陷 反射裂缝 隆起 车辙 波浪 变形 表面损坏纹裂或起皮 隆起 坑洞
6 表 17-1 沥青路面采用强度系数 SSI 作为评价标准 评价指标 优 良 中 次 差 结构强度系 数 1.2 1.0～1.2 0.8～1.0 0.6～0.8 0.6 §17-3 路面结构损坏状况评定 路面结构的损坏状况，反映了路面结构在行车和自然因素作用下保持完整性 或完好的程度。 新建或改建的路面，都需采取日常养护措施进行保养，以延缓路面损坏的出 现；而在路面结构出现损坏后，应及时采取相应的维修措施以减缓损坏的发展 速度；当路面损坏状况恶化到一定限度后，便需采取改建或重建措施以恢复或 提高其结构完好程度。因而，路面结构损坏的发生和发展同路面养护和改建工 作密切相关。 路面结构出现损坏，会在不同程度上影响路面的平整度。因而，可以通过平 整度指标在一定程度上反映路面的损坏状况。然而，平整度的好坏还同路面施 工质量等因素有关，并且主要反映道路使用者的要求和利益。因此，路面结构 损坏状况是道路管理部门所关注的据以鉴别需进行养护和改建的路段和选择宜 采取的措施。 路面结构的损坏状况，须从三方面进行描述：(1)损坏类型；(2)损坏严重程 度；(3)出现损坏的范围或密度。综合这三方面，才能对路面结构的损坏状况作 出全面的估计。 一、损坏类型 促使路面出现损坏的原因是多方面的(荷载、环境、施工、养护等)，因为结 构损坏所表现出的形态和特征也是多种多样的。各种损坏对路面结构完好程度 和路面使用性能有不同程度的影响，需相应采取不同的养护或改建对策。因此， 进行路面结构损坏状况调查前，要依据损坏的形态、特征和肇因，对损坏进行 分类，并对每一类损坏规定明确的定义。 表 17-1 路面损坏分类 类型 沥青路面 类型 水泥路面 裂缝或断裂 纵向裂缝 裂缝或断裂 纵向裂缝 横向裂缝 横向裂缝 龟裂 斜向裂缝 块裂 角隅裂缝 温度裂缝 变形 沉陷 反射裂缝 隆起 变形 车辙 表面损坏 波浪 纹裂或起皮 沉陷 隆起 坑洞
泛油 填缝料损坏 接缝碎裂 表面损坏 坑槽 接缝损坏 拱起 磨光 露骨 路上常遇到的主要损坏类型,可按损坏模式和影响程度的不同而分为四大类 (见表17-1) 1)裂缝或断裂类—一路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏 2)永久变形类一一路面结构虽仍保持整体性,但形状在各种因素的作用下产 生较大的变化; 3)痃表面损坏类——路面表层部分出现的局部缺陷,如材料的散失或磨损等。 4接缝损坏类—一水泥混凝土接缝及其邻近范围出现的局部损坏。 二、损坏分级 各种路面损坏都有一产生和发展的过程。在这过程中,处于不同阶段的损坏 对于路面使用性能有不同程度的影响。例如,裂缝初现时,缝隙细微,边缘处 材料完整,因而对行车舒适性的影响极小,裂缝间也尚有较髙的传荷能力;而 发展到后期,缝隙变得很宽,边缘处严重碎裂,行车出现较大颠簸,而裂缝间 已几乎无传荷能力。因而,为了区别同一种损坏对路面使用性能的不同影响程 度,对各种损坏须按其影响的严重程度划分为几个等级(一般2~3个等级)。 对于断裂或裂缝类损坏,分级时主要考虑对结构整体性影响的程度,可采用 缝隙宽度、边缘碎裂程度、裂缝发展情况等指标表征。对于变形类损坏,主要 考虑对行车舒适性的影响程度,可采用平整度作为指标进行分级。对于表面损 坏类,往往可以不分级。具体指标和分级标准,可根据各地区的特点和其它考 虑,经过调査分析后确定。损坏严重程度分级的调查,往往通过目测进行。为 了使不同调查人员得到大致相同的判别,对分级的标准要有明确的定义和规定。 各种损坏出现的范围,对于沥青路面和砂石路面,通常按面积、长度或条数 量测,除以被调査子路段的面积或长度后,以损坏密度计(以%或Σ条数/子路 段长表示)。而对于水泥混凝土路面,则调査出现该种损坏的板块数,以损坏板 块数占该子路段总板块数的百分率计 三、损坏调査 损坏调査通常由2人调査小组沿线通过目测进行。调査人员鉴别调査路段上 出现的损坏类型和严重程度并丈量损坏范围后,记录在调查表格上。同一个调 查路段上如出现多种损坏或多种严重程度,应分别计量和记录 目测调査很费时。如果调査的目的不是为了确定养护对策和编制养护计划, 则可采用抽样调査的方法,不必对整个路网的每一延米的各种损坏都进行调查。 通常,可采取每公里抽取其中100m长的路段代表该公里的方法,但每次调查都 要在同一路段上进行,以减少调查结果的变异性和保证各次调查结果的可比性
7 表面损坏 泛油 接缝损坏 填缝料损坏 松散 接缝碎裂 坑槽 拱起 磨光 唧泥 露骨 错台 路上常遇到的主要损坏类型，可按损坏模式和影响程度的不同而分为四大类 (见表 17-1)； 1)裂缝或断裂类——路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏； 2)永久变形类——路面结构虽仍保持整体性，但形状在各种因素的作用下产 生较大的变化； 3)表面损坏类——路面表层部分出现的局部缺陷，如材料的散失或磨损等。 4)接缝损坏类——水泥混凝土接缝及其邻近范围出现的局部损坏。 二、损坏分级 各种路面损坏都有一产生和发展的过程。在这过程中，处于不同阶段的损坏， 对于路面使用性能有不同程度的影响。例如，裂缝初现时，缝隙细微，边缘处 材料完整，因而对行车舒适性的影响极小，裂缝间也尚有较高的传荷能力；而 发展到后期，缝隙变得很宽，边缘处严重碎裂，行车出现较大颠簸，而裂缝间 已几乎无传荷能力。因而，为了区别同一种损坏对路面使用性能的不同影响程 度，对各种损坏须按其影响的严重程度划分为几个等级(一般 2～3 个等级)。 对于断裂或裂缝类损坏，分级时主要考虑对结构整体性影响的程度，可采用 缝隙宽度、边缘碎裂程度、裂缝发展情况等指标表征。对于变形类损坏，主要 考虑对行车舒适性的影响程度，可采用平整度作为指标进行分级。对于表面损 坏类，往往可以不分级。具体指标和分级标准，可根据各地区的特点和其它考 虑，经过调查分析后确定。损坏严重程度分级的调查，往往通过目测进行。为 了使不同调查人员得到大致相同的判别，对分级的标准要有明确的定义和规定。 各种损坏出现的范围，对于沥青路面和砂石路面，通常按面积、长度或条数 量测，除以被调查子路段的面积或长度后，以损坏密度计(以%或Σ条数／子路 段长表示)。而对于水泥混凝土路面，则调查出现该种损坏的板块数，以损坏板 块数占该子路段总板块数的百分率计。 三、损坏调查 损坏调查通常由 2 人调查小组沿线通过目测进行。调查人员鉴别调查路段上 出现的损坏类型和严重程度并丈量损坏范围后，记录在调查表格上。同一个调 查路段上如出现多种损坏或多种严重程度，应分别计量和记录。 目测调查很费时。如果调查的目的不是为了确定养护对策和编制养护计划， 则可采用抽样调查的方法，不必对整个路网的每一延米的各种损坏都进行调查。 通常，可采取每公里抽取其中 100m 长的路段代表该公里的方法，但每次调查都 要在同一路段上进行，以减少调查结果的变异性和保证各次调查结果的可比性
四、损坏状况评价 每个路段的路面可能出现各种不同类型、严重程度和范围的损坏。为了使各 路段的损坏状况或程度可以进行定量比较,需采用一项综合评价指标,把这三 方面的状况和影响综合起来。通常采用的是扣分法。选择一项损坏状况度量指 标,例如称为路面状况指数PCI,以百分制或十分制计量。对于不同的损坏类型、 严重程度和范围规定不同的扣分值,按路段的损坏状况累计其扣分值后,以剩 余的数值表征或评价路面结构的完好程度。可用下式表示: PCI=C-∑∑DPn (17-9) 式中:C—一—初始(无损坏时)评分值,百分制时一般用C=100 相应为损坏类型数(共n种)和严重程度等级数(共m级) DPk-—i种损坏、j级严重程度和k范围的扣分值; W-—多种损坏类型和严重程度时的权函数 各种损坏类型和严重程度对路面完好程度及其衰变速率有不同程度的影响, 对路面使用要求的满足程度有不同影响,对养护和改建措施有不同的需要。其 间很难建立明确的定量关系。因而,只能采用主客观相结合的方法(类似于行驶 质量评价中采用的方法),确定不同损坏类型、严重程度和范围的扣分值DP。 首先制定一个统一的分级和评分标准表。例如,将路面状况划分为特优、优 良、中、差和很差6个等级,采用百分制,为每一等级规定相应的级差范围和 相应的养护对策类型(见表17-2)。 路面损坏状况评价标准 表17-2 损坏状况 评级 特优 优 良 中 差 很差 路面状况\100-91 90~8180~7170~51|50~31 ≤30 指数PCI 小修、中中修、大大修、重 养护对策不需日常养护|小修 选择一些仅具有单一损坏类型的路段,组织由道路管理部门人员组成的评分 小组,按上述评价标准对路段进行评分。整理这些评分结果,可以为每种损坏 类型确定扣分曲线或扣分表(表17-3列举一部分以作示例) 历青路面损坏单项扣分值表 表17-3 类型严重程度 损坏密度(%) 01T151050100 龟裂 14 12 17 28 90 块裂轻 16 车辙轻 10 30 80
8 四、损坏状况评价 每个路段的路面可能出现各种不同类型、严重程度和范围的损坏。为了使各 路段的损坏状况或程度可以进行定量比较，需采用一项综合评价指标，把这三 方面的状况和影响综合起来。通常采用的是扣分法。选择一项损坏状况度量指 标，例如称为路面状况指数 PCI，以百分制或十分制计量。对于不同的损坏类型、 严重程度和范围规定不同的扣分值，按路段的损坏状况累计其扣分值后，以剩 余的数值表征或评价路面结构的完好程度。可用下式表示： ij n i m j PCI C DPijkW = = = − 1 1 (17-9) 式中：C——初始(无损坏时)评分值，百分制时一般用 C=100； i，j——相应为损坏类型数(共 n 种)和严重程度等级数(共 m 级)； DPijk ——i 种损坏、j 级严重程度和 k 范围的扣分值； Ｗij——多种损坏类型和严重程度时的权函数。 各种损坏类型和严重程度对路面完好程度及其衰变速率有不同程度的影响， 对路面使用要求的满足程度有不同影响，对养护和改建措施有不同的需要。其 间很难建立明确的定量关系。因而，只能采用主客观相结合的方法(类似于行驶 质量评价中采用的方法)，确定不同损坏类型、严重程度和范围的扣分值 DPijk。 首先制定一个统一的分级和评分标准表。例如，将路面状况划分为特优、优、 良、中、差和很差 6 个等级，采用百分制，为每一等级规定相应的级差范围和 相应的养护对策类型(见表 17-2)。 路面损坏状况评价标准 表 17-2 损坏状况 评级 特优 优 良 中 差 很差 路面状况 指数 PCI 100～91 90～81 80～71 70～51 50～31 ≤30 养护对策 不需 日常养护 小修 小修、中 修 中修、大 修 大修、重 建 选择一些仅具有单一损坏类型的路段，组织由道路管理部门人员组成的评分 小组，按上述评价标准对路段进行评分。整理这些评分结果，可以为每种损坏 类型确定扣分曲线或扣分表(表 17-3 列举一部分以作示例)。 沥青路面损坏单项扣分值表 表 17-3 类型 严重程度 损坏密度(%) 0.1 1 5 10 50 100 龟裂 轻 8 12 18 30 50 60 中 10 14 22 35 55 75 重 12 17 28 45 70 90 块裂 轻 5 8 16 25 32 40 重 8 12 20 35 62 68 车辙 轻 1 5 10 20 45 60 重 3 10 20 30 60 80
沉陷 轻 10 重 100 坑槽 12 25 42 67 80 10 17 52 不 路段上有时常出现几种损坏类型或严重程度等级。如果分别按单项扣分值累 加得到多种损坏(或严重程度)路段的扣分值,则有时会出现超过初始评分值C的 情况,或者超过对多种损坏路段进行评分的结果。为此,对多种损坏的情况需 进行修正。利用评分小组对多种损坏路段的评分结果和各项单项扣分值,经过 多次反复试算和调整,可得到多种损坏时的修正(权)函数W。 §174路面行驶质量 路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面。路面行 驶质量反映路面满足这一基本功能的能力。 路面行驶质量的好坏,同(1)路面表面的平整度特性;(2)车辆悬挂系统的振 动特性:;(3)人对振动的反应或接受能力三方面因素有关。从路面状况的角度, 影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。 路面平整度可定义为路面表面诱使行驶车辆出现振动的髙程变化。路面不平 整所引起的车辆振动,会对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适、行车速度、路面 损坏和交通安全等多方面产生直接影响。因此,采用平整度是度量路面行驶质 量的一项性能指标。 平整度测定方法 曾出现过多种路面平整度测定方法和仪器。它们可划分为两大类型:(1)断面 类平整度测定;(2)反应类平整度测定 (一)断面类平整度测定 断面类平整度测定是直接沿行驶车辆的轮迹量测路面表面的高程,得到路表 纵断面,通过数学分析后采用综合统计量作为其平整度指标。 属于这一类的方法,主要有: 水准测量 采用水准仪和水准尺沿轮迹测路面表面的高程,由此得到精确的路表纵断 面。这是一种测定结果较稳定的简便方法,但测量速度很慢,很费工 2梁式断面义 用3m长的梁(或直尺)连续量测轮迹处路表同梁底的高程差,由此得到路表 纵断面。这种方法较水准测量的测定速度要快些 3惯性断面仪 在测试车车身上安置竖向加速度计,以测定行驶车辆的竖向位置变化。车身 同路表面之间的距离,利用激光、超声等传感器进行测定。两方面测定结果叠 加后,便可得到路表面纵断面 断面类平整度测定方法的主要优点是可直接得到轮迹带路表面的实际断面
9 沉陷 轻 2 10 20 33 65 75 重 4 12 27 40 75 100 坑槽 轻 1 12 25 42 67 80 重 10 17 30 52 77 100 泛油 不分 1 5 10 12 20 30 路段上有时常出现几种损坏类型或严重程度等级。如果分别按单项扣分值累 加得到多种损坏(或严重程度)路段的扣分值，则有时会出现超过初始评分值 C 的 情况，或者超过对多种损坏路段进行评分的结果。为此，对多种损坏的情况需 进行修正。利用评分小组对多种损坏路段的评分结果和各项单项扣分值，经过 多次反复试算和调整，可得到多种损坏时的修正(权)函数 Wij。 §17-4 路面行驶质量 路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面。路面行 驶质量反映路面满足这一基本功能的能力。 路面行驶质量的好坏，同(1)路面表面的平整度特性；(2)车辆悬挂系统的振 动特性；(3)人对振动的反应或接受能力三方面因素有关。从路面状况的角度， 影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。 路面平整度可定义为路面表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化。路面不平 整所引起的车辆振动，会对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适、行车速度、路面 损坏和交通安全等多方面产生直接影响。因此，采用平整度是度量路面行驶质 量的一项性能指标。 一、平整度测定方法 曾出现过多种路面平整度测定方法和仪器。它们可划分为两大类型：(1)断面 类平整度测定；(2)反应类平整度测定。 (一)断面类平整度测定 断面类平整度测定是直接沿行驶车辆的轮迹量测路面表面的高程，得到路表 纵断面，通过数学分析后采用综合统计量作为其平整度指标。 属于这一类的方法，主要有： 1 水准测量 采用水准仪和水准尺沿轮迹测路面表面的高程，由此得到精确的路表纵断 面。这是一种测定结果较稳定的简便方法，但测量速度很慢，很费工。 2 梁式断面义 用 3m 长的梁(或直尺)连续量测轮迹处路表同梁底的高程差，由此得到路表 纵断面。这种方法较水准测量的测定速度要快些。 3 惯性断面仪 在测试车车身上安置竖向加速度计，以测定行驶车辆的竖向位置变化。车身 同路表面之间的距离，利用激光、超声等传感器进行测定。两方面测定结果叠 加后，便可得到路表面纵断面。 断面类平整度测定方法的主要优点是可直接得到轮迹带路表面的实际断面
依据它可以对路面平整度的特性进行分析。而其主要缺点是,对于前两种方法 来说,测定速度太慢,不宜用于大范围的平整度数据采集;对于惯性断面仪来 说,仪器精密度髙,操作和维修技术要求髙,因而其广泛应用受到了限制。 (二)反应类平整度测定 反应类平整度测定系统是在主车或拖车上安装由传感器和显示器组成的仪 器。可以传感和累积车辆以一定速度驶经不平路表面时悬挂系统的竖向位移量 显示器记下的测定值,通常是一个计数数值,每计一个数相应于一定的悬挂系 位移量 反应类平整度测定系统的优点是价格低廉,操作简便,可用于大范围内的路 面平整度快速测定。然而,由于这类测定系统是对路面平整度的一个间接度量 其测定结果同测试车辆的动态反应状况有关,也即随测试车辆机械系统的振动 特性和车辆行驶的速度而变化。因而,它存在三项主要缺点:(1)时间稳定性 差一一同一台仪器在不同时期测定的结果,会因车辆振动特性随时间的变化而 不一致:(2)转换性差一一不同部门测定的结果,由于所用测试车辆振动特性的 差异而难以进行对比;(3)不能给出路表的纵断面 为克服上述第一项缺点,需经常对测定仪器进行标定。标定路段的平整度采 用断面类平整度测定方法测定。测定仪器在标定路段上的测定结果与标准结果 建立回归关系,即为标定曲线。利用此曲线,可将不同时期的测定结果进行转 换。 为克服上述第二项缺点,需寻找一个通用的平整度指标,以便把不同仪器或 不同部门定的结果,统一转换成以这个通用指标表示的平整度值。这样,它们 就能够进行相互比较。 、国际平整度指数(RI) 反应类平整度仪测定的结果,通常以车辆行驶一段距离后的累积计数值表 示,Σ计数/km。如果把每一种反应类平整度仪的计数以相应的悬挂系竖向位移 量表示,则测定结果可表示为mkm,它反映了单位行驶距离内悬挂系的累积竖 向行程。这是一个类似于坡度的单位,称作平均调整坡(ARS) 以ARS作为指标表示测定结果时,不同反应类平整度仪测定之间可以建立 良好的相关关系。但这种关系只能在测定速度相同的条件下才能成立。因而 必须按速度分别建立回归方程 国际平整度指数(RI)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,但是采用数学模型模拟1/4车(即单轮,类似于拖车)以规定速度(80km/h) 行驶在路面上,分析具有特定特征参数的悬挂系在行驶距离内由于动态反应而 产生的累积竖向位移量。分析结果也以mkm表示。因而,这一指标与反应类仪 器的ARS相似,称作参照平均调整坡(RARS30)。 上述分析过程已编成电算程度。在量测到路表纵断面的高程资料后,便可利 用此程序计算该段路面平整度的国际平整度指数IRI值。对标定路段的平整度, 按上述方法用国际平整度指数表征,而后同反应类平整度仪的测定结果建立标 定曲线,则使用此类标定曲线便可克服反应类平整度仪转换性差的缺点
10 依据它可以对路面平整度的特性进行分析。而其主要缺点是，对于前两种方法 来说，测定速度太慢，不宜用于大范围的平整度数据采集；对于惯性断面仪来 说，仪器精密度高，操作和维修技术要求高，因而其广泛应用受到了限制。 (二)反应类平整度测定 反应类平整度测定系统是在主车或拖车上安装由传感器和显示器组成的仪 器。可以传感和累积车辆以一定速度驶经不平路表面时悬挂系统的竖向位移量。 显示器记下的测定值，通常是一个计数数值，每计一个数相应于一定的悬挂系 位移量。 反应类平整度测定系统的优点是价格低廉，操作简便，可用于大范围内的路 面平整度快速测定。然而，由于这类测定系统是对路面平整度的一个间接度量， 其测定结果同测试车辆的动态反应状况有关，也即随测试车辆机械系统的振动 特性和车辆行驶的速度而变化。因而，它存在三项主要缺点：(1)时间稳定性 差——同一台仪器在不同时期测定的结果，会因车辆振动特性随时间的变化而 不一致；(2)转换性差——不同部门测定的结果，由于所用测试车辆振动特性的 差异而难以进行对比；(3)不能给出路表的纵断面。 为克服上述第一项缺点，需经常对测定仪器进行标定。标定路段的平整度采 用断面类平整度测定方法测定。测定仪器在标定路段上的测定结果与标准结果 建立回归关系，即为标定曲线。利用此曲线，可将不同时期的测定结果进行转 换。 为克服上述第二项缺点，需寻找一个通用的平整度指标，以便把不同仪器或 不同部门定的结果，统一转换成以这个通用指标表示的平整度值。这样，它们 就能够进行相互比较。 二、国际平整度指数(IRI) 反应类平整度仪测定的结果，通常以车辆行驶一段距离后的累积计数值表 示，Σ计数/km。如果把每一种反应类平整度仪的计数以相应的悬挂系竖向位移 量表示，则测定结果可表示为 m/km，它反映了单位行驶距离内悬挂系的累积竖 向行程。这是一个类似于坡度的单位，称作平均调整坡(ARS)。 以 ARS 作为指标表示测定结果时，不同反应类平整度仪测定之间可以建立 良好的相关关系。但这种关系只能在测定速度相同的条件下才能成立。因而， 必须按速度分别建立回归方程。 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，但是采用数学模型模拟 1／4 车(即单轮，类似于拖车)以规定速度(80km/h) 行驶在路面上，分析具有特定特征参数的悬挂系在行驶距离内由于动态反应而 产生的累积竖向位移量。分析结果也以 m/km 表示。因而，这一指标与反应类仪 器的 ARS 相似，称作参照平均调整坡(RARS30)。 上述分析过程已编成电算程度。在量测到路表纵断面的高程资料后，便可利 用此程序计算该段路面平整度的国际平整度指数 IRI 值。对标定路段的平整度， 按上述方法用国际平整度指数表征，而后同反应类平整度仪的测定结果建立标 定曲线，则使用此类标定曲线便可克服反应类平整度仪转换性差的缺点