快速无损检测设备在高等级公路路面质量检测中的应用研究

东南大学

硕士学位论文

快速无损检测设备在高等级公路路面质量检测中的应用研究

姓名：郭艳红

申请学位级别：硕士

专业：交通运输工程

指导教师：朱湘;翟彦伟

20060926

第一章绪论

图卜２钻芯取样

Ｉ．Ｉ．４路面抗滑性检测方法及存在问题

在１９９５年颁布的《公路路基路面现场测试规程》（ＪＴＪ０５９—９５）中详细规定了路面抗滑性能的各种测试方法，其中包括手工铺砂法、电动铺砂法、激光构造深度法、摆式仪法和摩擦系数测定车法。路面抗滑性能是决定行车安全的重要因素之一，国内普遍采用摆式仪和手工铺砂法来测定路面的摩擦系数和构造深度，这两种方法人为因素影响较大，费时费工，开放交通时检测还极不安全，采样频率有限，其测试结果代表性偏低。我国路面设计及检测的标准方法和基本参数都是建立在这种试验方法基础之上的，但是这种试验方法整个测试过程全是人工操作，测试结果受人为因素的影响较大，而且测速慢嘲。

（Ｉ）摆式仪

摆式仪在英国ＴＲＲＬ发明的并注册一种测定路面抗滑性能的小型试验仪器。由于它操作简便、价格低廉，因此其应用十分广泛。但采用摆式仪测定抗滑性能要靠人工选点，随机性大，故而其检测精度较低、代表性差、费时费力，而且摆值只代表了低速行车下的路面摩擦系数。随着公路等级的不断提高，这种检测方法已无法满足高等级公路对于路面抗滑性能在检测精度和检测频率方面的需要（见下图ｌ一３）。

图卜３摆式仪

东南大学工程硕士学位论文

（２）手工铺沙法

手工铺沙反映的是路表的宏观构造深度。该法最早由英国道路研究所设计，操作方便，但受人为因素影响大，重现性差，不宣于潮湿天气测定，开放交通时检测极不安全，采样频率有限，其测试结果代表性偏低（见下图１－４）。

图１－４手工铺沙法

目前，我国公路工程检测技术还停留在世界发达国家八十年代初期或中期水平，检测设备和检测方法原始、落后，不能很好的对工程质量进行全面、快速、准确的评价。许多费用高、效率低、劳动强度大，甚至对工程有破坏性的检测仪器和检测方法仍在继续使用”３。

１．２国内外研究现状

近二十年来，国际上路面检测与评价技术的发展十分迅速，总体趋势是：由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展。比如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测，模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。１。

弯沉是反映路面结构性能的重要指标，因此，路面弯沉检测技术的研究开发一直在国际上得到广泛重视。传统的贝克曼梁已逐步被自动弯沉仪、振动式弯沉仪和落锤式弯沉仪ＦＷＤ所取代。特别是测速快、精度高、操作方便的ＦＷＤ测试系统，已经在世界上６０多个国家得到广泛应用。ＦＷＤ与实用化的路面结构反分析软件相结合，使路面弯沉检测与承载力评价的科学化水平提高到一个新的阶段。ＦＷＤ检测技术在美国发展十分迅速，应用也较为广泛。１９８５年美国只有３个州应用ＦＷＤ，其他州应用贝克曼梁、自动弯沉仪或振动弯沉仪。到了１９９０年，就迅速扩大到３０个州应用ＦＷＤ。至今美国已有４０多个州普遍应用ＦＷＤ，共拥有ＦＷＤ检测系统１３０余套，占全世界ＦＷＤ总数的４０％。相应地，美国关于ＦＷＤ数据分析方面的研究在国际上也处于领先地位。不少大学和科研机构先后开发出以ＦＷＤ测试数据为基础的实用化或商品化软件，用于反算路面结构层模量。代表性的软件有：水运试验中心（ＷＥＳ）完成的ＷＥＳＤＥＦ、康乃尔大学完成的ＭＯＤＣＯＭＰ和德克萨斯Ａ＆Ｍ大学完成的ＭＯＤＵＬＵＳ等“１。

近年来，我国也大量引进了国外的一些先进测试设备，如丹麦的单激光断面仪、澳

第二章Ｄｙｎａｔｅｓｔ５０５１ＲＳＰ平整度测试车

第二章Ｄｙｎａｔｅｓｔ５０５１ＲＳＰ平整度测试车

路面平整度是衡量高级路面质量好坏的重要指标。路面不平顺，会增大行车阻力，并使车辆产生附加振动，直接影响行车的安全性、舒适性，附加振动和不平整的路面所滞积的雨水，也将加速路面的破坏。国际平整度指数（ＩＲＩ）作为道路平整度测量的标准尺度已被广泛采用，它的概念是以四分之一车在速度为８０ｋｍ／ｈ时的值为ＩＲＩ值，单位用ｍ／ｋｉｎ。ＩＲＩ其实是一个无量纲的指数，因为它来自于四分之一车模拟统计值，但习惯上用ｍ，ｋｍ表示。我国《公路路基路面现场测试规程》规定要求采用连续式平整度仪量测路面的不平整度的标准差（ｏ），以表示路面的平整度，以ｍｍ计。下面将详细研究Ｄｙｎａｔｅｓｔ５０５１ＲＳＰ平整度测试车对路面平整度的检测评价。

２．１Ｄｙｎａｔｅｓｔ５０５１ＲＳＰ平整度测试车结构组成及工作原理Ｄｙｎａｔｅｓｔ５０５１ＲＳＰ道路激光平整度测试车是中国在２０世纪９０年代引进的一种先

进设备，是目前世界上最先进的路面平整度测试设备之一。这种设备克服了中国目前使用的设备存在的一些缺点（如３ｍ直尺检测精度低、检测效率低、代表性差且检测时需低头弯腰、工作量大；连续式平整度仪仪器的机械性能对数据的精度影响较大，测试速度对于实际行车速度较快的高等级公路的大面积检测仍受限制；车载式颠簸累积仪时间稳定性差、转换性差、不能给出路面的真实断面），对高等级公路的快速发展和路面管理系统的不断完善具有明显的实际意义。”

２．１．１结｛勾组成

图２－１激光平整度测试车外形图

９