路基路面实验教学指导书Word文档下载推荐.docx
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不同路面的透水系数Kw
路面透水情况
密实不透水路面
良好不透水路面
透水路面
Kw（ml/min）
<
1~5
10
>
20
沥青路面平整度测试
平整度是路面施工质量与服务水平的重要指标之一。
它是指以规定的标准量规，间断地或连续地量测路表面的凹凸情况，即不平整度的指标。
路面的平整度与路面各结构层次的平整状况有着一定的联系，即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上，路面面层由于直接与车辆接触，不平整的表面将会增大行车阻力，将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。
而且，不平整的路面会积滞雨水，加速路面的破坏。
因此，平整度的检测与评定是公路施工与养护的一个非常重要的环节。
平整度的测试设备分为断面类及反应类两大类。
断面类实际上是测定路面表面凹凸情况的，如最常用的3m直尺及连续式平整度仪，还可用精确测定高程得到；
反应类测定路面凹凸引起车辆振动的颠簸情况。
反应类指标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，最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪。
现已有更新型的自动化测试设备，如纵断面分析仪，路面平整度数据采集系统测定车等。
常见几种平整度测试方法的特点及技术指标比较见表8。
国际上通用国际平整度指数IRI衡量路面行驶舒适性或路面行驶质量，可通过标定试验得出IRI与标准差
或单向累计值VBI之间的关系。
平整度测试方法比较表8
方法
特点
技术指标
3m直尺法
设备简单，结果直观，间断测试，工作效率低，反应凸凹程度
最大间隙h（mm）
连续式平整度仪法
设备较复杂，连续测试，工作效率高，反应凸凹程度
标准差
（mm）
颠簸累计仪
设备复杂、工作效率高，连续测试，反应舒适性
单向累计值VBI（cm/km）
（一）3m直尺法
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。
两种方法测定的路面平整度有较好的相关关系。
前者常用于施工质量控制与检查验收，单尺测定时要计算出测定段的合格率；
等距离连续测试也可用于施工质量检查验收，要算出标准差，用标准差来表示平整程度。
1．试验目的和适用范围
用于测定压实成型的路基、路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量及使用性能。
2．测试要点
（1）在测试路段路面上选择测试地点
①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；
②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80～100cm）带作为连续测定的标准位置。
③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。
（2）测试要点
①在施工过程中检测时，按根据需要确定的方向，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》（JTJ071-98）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。
3．计算
单杆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%
4．报告
单杆检测的结果应随时记录测试位置及检测结果。
连续测定10尺时，应报告平均值、不合格尺数、合格率。
（二）连续式平整度仪法
1．试验目的与适用范围
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。
图9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。
2．仪器设备
（1）连续式平整度仪：
构造如示意图9。
除特殊情况外，连续式平整度仪的标准长度为3m，其质量应符合仪器标准的要求。
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10cm，每一计算区间的长度为100m，100m输出一次结果。
当为人工检测，无自动采集数据及计算功能时，应能记录测试曲线。
机架头装有一牵引钩及手拉柄，可用人力或汽车牵引。
（2）牵引车：
小面包车或其他小型牵引汽车。
（3）皮尺或测绳。
3．试验要点
（1）选择测试路段路面测试地点，同3m直尺法。
（2）将连续式平整度测定仪置于测试路段路面起点上。
（3）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12km/h。
在测试路段较短时，亦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。
4．计算
（1）连续式平整度测定仪测定后，可按每10cm间距采集的位移值自动计算100m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（3mm、5mm、8mm、10mm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di。
（2）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，按式（26）计算：
（26）
式中：
——各计算区间的平整度计算值，mm；
——以100m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；
n——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各区间平整度标准差的平均值、标准差、变异系数。
5．报告
试验应列表报告每一个评定路段内各测定区间的平整度标准差、各评定路段平整度的平均值、标准差、变异系数以及不合格区间数。
（三）车载式颠簸累积仪法简介
1．目的和适用范围
（1）本方法规定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。
（2）本方法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。
2．主要设备
图10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
本试验需要下列仪具：
（1）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10所示。
仪器的主要技术性能指标如下：
①测试速度：
可在30～50km/h范围内选定；
②最小读数：
1cm；
③最大测试幅值：
±
30cm；
④最大显示值：
9999cm；
⑤系统最高反应频率：
5kHz。
（2）测试车：
旅行车、越野车或小轿车。
3．工作原理
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，人体乘坐汽车时越不舒适。
4．使用技术要点
（1）仪器安装应准确、牢固、便于操作。
（2）测试速度以32km/h为宜，一般不宜超过40km/h。
5．注意事项
（1）检测结果与测试车机械系统的振动特性和车辆行驶速度有关。
减振性能好，则VBI测值小；
车速越高，VBI测值越大。
因此必须通过对机械系统的良好保养和检测时严格控制车速来保持测定结果的稳定性。
（2）用车载式颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBI，与用连续式平整仪测出的标准差
概念不同，可通过对比试验，建立两者的相关关系，将VBI值换算为
，用于路面平整度评定。
（3）通过大量研究观察得出：
=0.61IRI。
（4）国际不整度指数IRI是国际上公认的衡量路面行驶舒适性或路面行驶质量的指数。
也可通过标定试验，建立VBI与IRI的相关关系，将颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBI换算为国际平整度指数IRI。
关于车载式颠簸累积仪测定平整度试验方法可详见《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）。
6．报告
（1）应列表报告每一个评定路段内各测定区间的颠簸累积值，各评定路段颠簸累积值的平均值、标准差、变异系数。
（2）测试速度。
（3）试验结果与国际平整度指数等其他平整度指标建立的相关关系式、参数值、相关系数。
3m直尺平整度检测记录表
测点位置
1
2
3
4
5
6
7
8
9
平均值
合格率（%）
桩号
横距
平整度规定值
总尺数
合格尺数
路面摩擦系数测试试验
路面摩擦系数测定
一、概述
1、意义
随着公路及城市道路交通运输事业蓬勃发展，全世界汽车保有量逐年增加，公路里程不断增加，为了保证行车安全，要求路面与机场路面具有一定的粗糙度，防止在不利条件下产生滑溜行车事故。
2、路面粗糙度的评价及标准
路面具有一定的粗糙度是保证汽车在道路上行驶安全的必要条件，它通过轮胎与路面相互作用产生摩擦阻力而起制约作用。
评价路面粗糙程度的标准很多，但通常采用的是车辆纵向紧急制动距离S,纵向摩擦系数f和横向摩擦系数f′。
一般而言，制动距离S越短,摩擦系数越大，行车越安全。
路面粗糙度越大，纵向摩擦系数f和横向摩擦系数f′愈大。
3、影响因素
影响摩擦系数的因素很多，主要有轮胎特性（磨耗量、表面形状、轮胎构造），路面类型，路面干燥状态，车速及路面温度等。
二、测试方法简介
1．制动距离法
它是以一定速度（40Km/h）在平坡上行驶的汽车，在所测定的路段上采取紧急制动，测出制动前V、制动距离S，根据制动过程中汽车动能的变化等于摩擦力作的功，并求出路面摩擦系数，可按式（2.23）计算。
第五轮仪就是根据这一原理进行测量的仪器。
f=V2/254S
式中V——制动前的车速（Km/h），由第五轮仪测出：
S——制动距离（M）,由第五轮仪测出。
2．减速度法
它是利用车辆制动过程中的惯性和仪器、测量部件的弹簧张力之间的相互关系，测读出汽车制动过程中的减速度，由此算出路面的摩擦系数。
可利用下式计算：
f=V2/2gS=a/g
式中V——制动过程中的初速度（m/s）;
S——制动后车轮滑行距离（m）；
g——重力加速度（m/s2）；
a——制动过程中的等减速度（m/s2），可按a=V2/2S计算，也可用制动仪和减速仪测出。
3．拖车法
此种方法比较简单，是采用一辆牵引车，拖带一辆小车。
当小车以匀速进入测试路段并完全制动时，测量两车之间的牵引力F（即路面的抗滑摩擦阻力），用下式计算其纵向摩擦系数；
f=F/G
式中F——牵引力，由拉力传感器通过动态应变仪示波器拍摄其微应变的大小，转换为牵引力，或用拉力计由指针读数示出（N）；
G——被拖小车的重量（N）。
4.摆式仪法
它是运用动力摆擦过路表面时，由于摆锤与路面摩擦而损失的位能等于摆锤末端橡胶滑块在路面上擦过时克服路面摩阻力所做的功，由此来计算摩擦系数。
由于在《公路施工及验收规范》中沥青路面、水泥混凝土路面的抗滑标准之一是用的摆式仪法来测定路面的摩擦系数，所以下面重点介绍一下摆式仪法。
三、路面摩擦系数测定——摆式仪法
1．仪器设备
摆式仪一套，见图。
其他仪器：
洒水壶、橡皮刷、标准尺、记录用品及维护交通的标记物品等。
2．测试操作步骤
（1）选择测试代表点
在测试路段上，沿行车方向的左轮轮迹，选择有代表性的五个测点、各测点的相互距离为5~10米。
（2）安置摆式仪
将摆式仪置于测点上，并使摆式仪的摆动方向与行车方向一致，旋转调平螺丝，使水准泡居中，并用橡皮刷清除摆动范围内的松散颗粒及杂物。
（3）调整指针位置
①放松固定手把（A,B），转动升降手把（C），使摆升高并能自由摆动。
然后旋进把手（A和B）。
②将摆向右运动，按下释放开关D，使卡环N进入释放开关槽，并处于水平释放位置，这时指针将被带到刻度150处。
③按下释放开关D,摆向左运动，并带动指针H向上运动，当指针达到最高位置后开始下落时，用左手将摆杆接住，此时指针应指零。
（4）标定滑块长度
①让摆自由悬挂，提起举升柄P，将垫块L置于定位螺丝O下面，，使滑溜块S升高。
放松紧固把手A和B，转动升降把手C，使摆缓缓下降。
当滑溜块上的橡胶片T刚接触地面时，即将把手A和B旋进，使摆头固定。
②提起举升柄P，取下垫块L，使摆向右运动，放下举升柄，使摆慢慢向左运动，直至橡胶片的边缘刚刚接触路面。
在橡胶片的外边平行摆动方向设置标尺（126mm），尺的一端正对该点。
在用手提起举升柄，使滑溜块向上提起，并使摆继续左运动。
放下提起举升柄，再将摆慢慢向右运动，使橡胶片的边缘再一次接触路面。
橡胶片两次同路面的接触点的距离为126mm（即滑动长度）。
若滑动长度不等于标准时，则升高或降低仪器底座正面的调平螺丝J来校正。
但需调平水准泡，使滑动长度符合要求。
然后，将摆置于水平释放位置。
（5）测定
用水浇洒路面，并用橡皮刷刷刮，以便洗去泥浆。
然后再洒水，并按下释放开关，使摆在路面上滑过。
当摆向回摆时，用左手接住摆杆，读指针读数，右手提起举升柄使滑溜块升高，将摆向右运动，按下开关，使摆卡环进入释放开关。
重复此项测定5次（每次均匀洒水），记录5次摆值。
5次数的最大与最小值不应大于3个单位（即刻度盘的一格半）。
如差值大于3个单位，应检查产生的原因，并再次重复上述操作，直到符合上述规定要求为止。
3.测试数据整理
（1）测定读数摆式仪刻度盘指针到达的读数（摆值）除以100，就是该点的摩擦系数。
fi=li/100
（2）测点摩擦系数f的确定
第一测点的摩擦系数用5次测定值的算术平均值来代表，即：
（3）路段抗滑性能的确定
路段抗滑性能，以5个代表性测点摩擦系数平均值表示，即：
四、沥青路面抗滑标准
1.沥青路面竣工验收标准：
路段
分类
路段等级
一般路段
环境不良路段
摩擦系数f0
构造深度TD（mm）
石料磨光值
PSV
高速公路、一级公路
52~55
0.6~0.8
42~45
57~60
（1.0~1.2）
47~50
二级公路
0.4~0.6
37~40
0.3~0.5
三、四公路
≥45
0.2~0.4
≥35
≥50
≥40
注：
1.环境不良路段，对高速公路是指立体交叉、加减速车道；
对一至四级公路是指交叉路口、急弯、陡坡或集镇附近；
2.表列数值对公路等级低的或年降雨量不大于500mm的地区可用低值，反之用高值，年降雨量不大于100mm的干旱地区可不考虑抗滑的要求。
括号内的数据为易于形成薄冰的路段。
3.f0是摆式仪测定值（摆值）。
沥青路面验收十应满足表列指标。
为提高抗滑能力，抗滑面层应采用石料磨光值大的硬质石料，如安山石、玄武石、砂岩、花岗岩等，采用优质沥青或掺配添加剂以改善其粘结性，或采用级配的矿料嵌入硬质石料等其他措施。
2.路面养护摩擦系数标准
路面养护要求的摩擦系数规定值见表2.8，当摩擦系数的实际值小于表列规定时，凡超过10%者，宜采用保养维修措施；
当超过20%时可用封面予以改善；
如该路面已达到罩面周期，也可以结合罩面的提高摩擦系数或根据需要在进行翻修、补强重铺时一并解决。
水泥混凝土路面也可安此方法处理改善。
表2.8路面养护的摩擦系数规定值表
一般路面
急弯、陡坡、交叉路口、危险路段
高级路面
0.28~0.34
0.35~0.40
次高级路面
0.25~0.31
0.32~0.37
其中：
渣油表处
—
1.上表是按解放牌标准车制动前车速为40Km/h，用第五轮仪测定，所测数据应乘以0.85的换算系数；
如用BM型摆式仪测定所得数据以按下式换算：
F五=摆值×
0.72/100
2.如果实测时平均车速在40Km/h左右，可取表中低值，车速在60Km/h左右应取较高值，干旱地区可取叫低值，湿热多雨地区将分段适当增大。
路面回弹弯沉测试试验
国内外普遍采用回弹弯沉值来表征路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。
通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。
在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。
回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，不仅用于新建路面结构的设计（设计弯沉值）和施工控制与验收（竣工验收弯沉值），也用于旧路补强设计。
1．弯沉
弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。
2．设计弯沉值
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
3．竣工验收弯沉值
竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。
当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；
当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，主要有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。
这些在我国均有引进，现将几种方法各自的特点作简单比较，见表2。
几种弯沉测试方法比较表2
贝克曼梁法
传统方法，速度慢，静态测试，比较成熟，目前属于标准方法
自动弯沉仪法
利用贝克曼梁原理快速连续，属于静态测试范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼梁进行标定换算
落锤式弯沉仪法
利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹模量，快速连续，使用时应用贝克曼梁法进行标定换算
（1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。
（2）本方法测定的路基、沥青路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。
（3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。
（4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20±
2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。
2．仪具与材料
（1）测试车：
双轴、后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表3的要求。
测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；
其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。
测定弯沉用的标准轴参数表3
标准轴载等级
BZZ-100
BZZ-60
后轴标准轴载P（kN）
100±
60±
一侧双轮荷载（kN）
50±
30±
轮胎充气压力（MPa）
0.70±
0.05
0.50±
单轮传压面当量圆直径（cm）
21.30±
19.50±
轮隙宽度
应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求
（2）路面弯沉仪：
由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:
1。
弯沉仪长度有两种：
一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；
另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和
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