郑大道检复习要点总结

1、1、序言（现代道路检测与维护技术）1、主要内容：路基路面弯沉检测技术探地雷达应用技术（路基路面厚度检测技术、路基路面压实度检测技术）路基路面平整性能检测技术路面抗滑性能检测技术路表病害检测技术高聚物注浆快速维修技术2、层状结构特点：分层施工；材料特性层间变化；长度尺寸远大于层厚3、工程质量控制的关键技术指标主要包括：厚度、压实度、含水量、弯沉值、强度等4、现行的道路养护技术（1）现行方法的特点：公路检测人工方法为主，破坏性方法为主；如人工方法检测承载能力、人工方法检测压实 度破坏性方法为主，如钻孔取芯方法检测厚度公路维修开挖方法为主（2）检测主要依赖人工或破坏性方法，存在的主要问题有：（缺点）

2、测试速度慢、效率低、精度差试验取样点少，代表性差现场密度（压实度）试验条件与室内击实试验的条件很难一致对结构有一定的破坏性检测及维修技术水平与我国基础工程建设的发展很不适应。以人工操作和破坏性方法为主 的检测手段难以满足高速公路等基础工程设施质量保障的实际需要，而且直接制约着养护技术水平 的提高（3）现行方法的优点：方法原理简单，对于操作人员的技术水平的要求较低。检测设备的造价较低。5、新技术的特点、趋势研究开发快速、高效、连续、无损的层状体系结构层强度、厚度、压实度、空隙率、含水 量检测技术在国内外受到日益广泛的重视。总体思路（1）针对在建高速公路：以反演理论和无损检测技术为基础，开发路基路

3、面施工质量快速检 测分析技术（2）针对建成高速公路：以无损检测与非开挖维修技术为基础，开发高速公路快速检测维修 整套技术及装备。动力无损翎技术电磁无损 检al技术动力无损翎技术电磁无损 检al技术路基路面施工质量快高速公路快速检ai维速检滞分析技术修整葬术无损检浏技术非开暧修技术及装备朝 理论甘生要研究内容及技术路线评储术高聚物_ .一 .一特1扳演的鼬雷达甘生要研究内容及技术路线评储术高聚物_ .一 .一特1扳演的鼬雷达路面部系22落锤式弯沉仪、探地雷达逐步成为人们关注的热点，并已成为公路路面等基础工程设施无 损检测技术的重要组成部分，并代表了层状体系结构层强度、厚度、压实度、含水量等重要工

4、程质 量控制指标检测技术的发展方向“无损检测与反演”是研究分析路基路面等层状体系材料特性的关键，与实验室方法相 比：快速、测点密，代表性强、现场试验，材料无“扰动”落锤式弯沉仪反演力学特性（Ei）:变形、应力、寿命、探地雷达反演介电特性（8i）厚度、压实度、含水量6、经济效益发展了公路无损检测与快速维修新技术产业，实现了公路无损检测设备及软件产业化。发展了公路无损检测与快速维修新技术产业实时检测评价路基路面施工质量，及早发现质量隐患，防止路面过早破坏提高了公路养护维修技术水平，节省大量维修经费节省工期，减少了对交通的干扰降低了公路检测维修人员的劳动强度，增强了安全保障保护环境，节约资源7、发展

5、趋势人工检测向自动化检测发展破坏性检测向无破损检测发展开挖式维修向非开挖快速维修发展8、本质到现象一一正演（唯一解）；现象到本质一一反演（不唯一）难点：构建层状结构反演理论建立反演方程，解决“病态”方程的求解问题模拟动力波、电磁波在层状体系中的传播建立材料特性与工程质量关键指标的关系提高反演精度，以满足公路等层状结构检测评价的特殊需要2、路基路面弯沉检测技术1、总/回弹弯沉概念：在规定的标准轴载作用下，路基或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。弯沉值反映了路基、路面的承载能力；弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。2、过量的竖向变形

6、一一最大弯沉值表征其承载能力，某一结构层的断裂破坏一一路表弯沉盆的 曲率半径表征其承载能力。3、弯沉检测发展趋势静力弯沉仪一振动式弯沉仪一落锤式弯沉仪（FWD） 滚动式弯沉仪（RWD）我国目前公路设计理论体系、路基路面检测评价、路面补强设计都以静力弯沉检测技术为基 础。由静力检测向动力检测发展一由人工检测向自动化检测发展一 FWD在国内外得到日益广泛的应 用。4、静力弯沉：承载板；贝克曼梁；自动弯沉仪特点：静力弯沉，杠杆原理；单点弯沉。贝克曼梁一最大回弹弯沉值；自动弯沉仪一一最大总 弯沉自动弯沉仪一总弯沉值。缺点：由于采用的是杠杆原理，测得的弯沉值是相对于梁的支点的变形。对于刚性路面，或半刚

7、性基层高等级路面，弯沉盆范围较大，支点变形对测试结果有一定的影响；人工操作，测试结果受诸多因素的影响，精度不高，可重复性较差；通常仅测得静态汽车荷载作用下路面的单点（最大）弯沉，没有反映路面结构在行车荷载 作用下的动力特性和整个弯沉盆的形状。5、振动弯沉特点：动荷发生器（周期荷载）；传感器（精度高、重复性好）；多点弯沉；动荷 较小6、落锤式弯沉仪：瞬态脉冲荷载；传感器（精度高、重复性好）；多点弯沉；较好地模拟了实 际行车荷载7、FWD精度要求：W 土 2%；绝对标定：标定硬件（标定中心），数据分析软件，与正确值之间的 误差。相对标定：标定硬件（厂家配备），数据分析软件，每次测量之间的误差。8、

8、反演原理反演：根据落锤式弯沉仪和探地雷达测试结果，识别或反算结构现场材料特性。路基路面材料 力学特性反演基本原理一一系统识别原理，反演方程：F AE=J。首先将FWD的实验荷载作用于实际的 路面系统中，测得实际路面的弯沉值。然后 将相应荷载代入路面机构力学模型中进行计 算，得到相应荷载下的计算弯沉值。将通过 两种方法得到的弯沉值进行对比分析得到误 差向量，对于误差进行分析，如果其不满足 精度要求就进行基于敏感性分析的参数调整 算法得到参数调整向量，再次代入模型中进 行计算，直到误差满足要求，即反演得到了路面力学特性。3、探地雷达电磁检测技术及其应用1、现存问题：测速慢、效率低、精度差；有破损检

9、测、代表性差（抽样点数少）、安全性 低；缺乏配套实用的数据分析软件FWD优点：无破损连续检测；速度快，工作效率高（80 km/h）；抽样点数多，结果的代表性 能完全保证；成本低。GPR已成为路面无损检测技术的重要组成部分，代表了（介电常数确定）路面结构层厚度、压 实度、含水量、沥青含量等检测技术的发展方向。2、介质的介电特性介电常数：反映介质的极化特性磁导率：反映介质的磁化特性。常见的路面材料大都属于非磁性材料，磁导率认为是1电导率：反映介质的导电性能，决定电磁能量的损耗。3、名词解释介电常数：介质的相对介电常数与真空中的绝对介电常数的乘积，表示了介质的绝缘性能。电导率：反映物质传送电流的能力

10、，是电阻率的倒数。压实度：材料压实后的干密度与最大干密度的比值。4、雷达测厚c 1 Atv =，h = v e 25、 测厚方法：路面雷达是利用电磁波遇到介电常数突变的界面发生发射这一现象进行工作的。当向路面发射 一系列脉冲电磁波时，电磁波在空气与路表界面发生反射，另一部分能量透过该界面折射到面层， 在面层与基层界面处再次进行反射和透射，如图1所示。当接收天线接收到发射波，并形成时间序 列后，此时可得到各反射脉冲的时间差。当已知电磁波在某结构层的传播速度后，便可利用公式， 计算各层厚度。6、雷达测厚误差原因对厚度的计算经历了两次近似处理对面层和基层的介电常数进行计算时，忽略了介电常数虚 部的影

11、响。进行电磁波传播速度的计算中，又一次忽略了介电常数的虚部实际的雷达系统采用数字记录方式存储波形，模拟信号到数字信号的转换会带来误差。介电常数的确定过程中存在误差。采用人工估算时会与实际材料有较大误差，钻芯厚度进行 标定的时候会因为材料含水量不同等原因造成介电常数不同，由反射波波幅推导时会由于路面纵坡 天线抖动导致天线不在同一高度上。7、雷达在公路上的应用主要结论：建立了雷达电磁波在路面结构体系中传播的正演模型。该正 演模型考虑了介质介电常数的虚 部，理论上更加严谨，更接 近于工程实际并具有更广泛的适用性，它不仅适用于低耗的 沥青混凝 土路面结构，而且也适用于高耗的水泥混凝土路面结构；分析了路

12、面结构层材料介电常数实部和虚 部对雷达电磁波反射信号的影响，指出当介质介电常数虚部较大时，忽 略虚部将给分析结果带来 明显的误差；首次提出了路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析的系 统识别方法，将奇异值分解技术应 用于控制方程的病态诊断 和求解，有效地解决了控制方程病态时的求解问题，建立了 理论严谨、 收敛快、精度高的模型参数调整算法；研制开发了路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析软件SIDTHK。该软件成功地将合理的雷达波正演模型和高效稳定的参数反演方法结合起来，从根本 上改变了目前路面雷达数据分析主要依赖于经验或手工试算的现状；对SIDTHK软件的考评结果显示：SIDTHK软件反算过程

13、稳定，精度较高，而且反算结果在相当 大范围内不受初始值的影 响；不论是对新铺沥青混凝土路面，还是对旧沥青混凝土 路面和水泥混 凝土板，SIDTHK软件的反算精度都明显高于 现行方法的计算精度。此外，SIDTHK软件反算不需要钻 孔取芯标定，也基本上不受数据采集时路面结构层含水量状况的影响，与现行方法相比具有更强 的实用性；研究成果使路面雷达对新铺沥青混凝土路面的检测精度提高到一个新的水平，并对解决旧沥青 混凝土路面和水泥混 凝土路面检测精度差这一国际性难题作了成功的尝试，也为进一步研究复合材 料的介电特性及其压实度、含水量及沥青含量等技术指标的反演提出了全新的思路。展望：将基于系统识别理论的雷

14、达信号分析这一全新思路进一步应用于结构层压实度、含水量及沥青 含量等参数的研究拓展路面雷达在结构缺陷识别方面的应用将路面雷达应用技术和落锤式弯沉仪（ FWD）、摩擦系数测 试仪（CFME）、激光断面仪 （RSP）、路面摄像系统等其 他路面无损检测技术结合起来以综合评价路面性能，开发路 面管理系 统（Pavement Management System,简称PMS），对道路进行日常探测监察，及时发现路面结构层中 存在的隐患、掌握道路的内在质量和使用寿命、研究路面结构层受损 程度及影响因素、分析质量 变化的趋势和规律、指导道路的养护和修补等4、路面平整度测试技术1、平整度概念：指以规定的标准量规，

15、间断或连续地量测路表面的凹凸情况，即不平整度的指 标，是路面的一种表面特征。2、影响路面平整度的因素交通荷载：水平力（刹车制动力、摩擦力）：拥包、车辙；竖向力：不均匀沉陷环境因素：温度、湿度引起路面结构物理力学性质发生变化（胀缩、强度变化）路面结构：结构层层间结合、结构层承载力、材料的高温、低温及水稳定性等施工质量养护水平3、平整度测试的设备与原理断面类：测定路面表面凹凸情况。精密水准仪；三米直尺；连续式平整度仪；激光断面仪（动 态）沿轮迹量测路表面高程从而得到路表纵断面，之后通过数学分析采用一综合性统计量表征平 整度。反应类：测定路面表面凹凸引起的车辆振动的颠簸情况。车载式颠簸累积仪；拖车式

16、颠簸累积仪；PRDAS平整度仪。该类设备由颠簸累积传感器、DMI、数据采集系统组成，它通过采集车辆后轴与车厢之间的 单向位移累积值VBI来反映路面的平整度。VBI越大，路面平整性越差。4、国际平整度指数采用1/4车轮模型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 位移量跖为调整坡5、路面抗滑性能检测技术1、抗滑性能各指标含义抗滑摆值：用标准的手提式摆式摩擦系数测定仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力路表构造深度：一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度路面横向摩擦系数：用标准的摩擦系数测定车测定，当测试轮与行车方向成一定角度且以一定速 度行驶时,轮胎与潮湿路面之间

17、的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值2、抗滑测试设备分类与特点类型1:非连续式摩擦系数仪逐点测试，代表性差；测试速度慢、效率低；洒水量人工难以控制，可重复性差；安全性差， 难满足现代路面管理的需要。类型2:连续性摩擦系数测试仪(CFME)特点采用一个或多个测试轮；连续、快速测试路表摩擦特性；控制洒水量；对交通干扰小；满足现 代路面管理的需要；3、拖车式或整体式拖车式将测试系统与牵引车分离，使用灵活、造价低、对牵引车的依赖性低；整体式将测试系统与牵引车集成在一起，使用方便、造价高；4、制动轮或斜轮制动轮比斜轮能更直接地反映滚动摩擦特性；斜轮可同时反映纵向和横向的摩擦性能5、实时测试垂直力或假定垂直力为

18、常数假定垂直力为常数则可能引起读数不精确；连续实时测试垂直力，可保证读数的精度和可靠性6、直接测试水平力还是通过测试扭矩来计计算。多数设备通过测试扭矩来计算水平力。但当路表上覆有松软的污物时，通过测试扭矩来计算 水平力，结果将受影响。测试轴上安装应变仪直接测试水平力，可使结果更加准确和可靠。7、自由滚动轮二0%滑移率锁定轮二100%滑动率；滑移速度二测试速度x滑移率；滑动率 为15%时，将获得较佳摩擦性能8、GripTester摩擦系数检测系统具有良好的重复性；测试结果与速度具有良好的相关性；测试结果与水膜厚度具有良好的相关性；GripTester与BPN和SCRIM之间具有良好的相关性9、摩

19、擦系数二水平力/垂直力6、路面多功能检测技术路面多功能检测系统的构成：路面数字摄像；路况摄像；平整度测试；车辙测试系统。7、道路快速维修技术一、传统维修方法水损害是导致路面过早破坏的主要原因之一1、开挖式维修：周期长；造价高；对交通干扰大2、加铺罩面、路面再生产生大量废料：均匀加铺，路况存在差异，加铺厚度如何确定；无病害 路段，加铺造成资源浪费；基层脱空、唧泥路段，加铺、再生难以根治病害。3、水泥压浆：养生要求；刚性材料（抗拉强度低）；耐久性二、非水反应高聚物材料及其扩散机理1、改性预聚体亲水组份研制不受水影响的新型防渗修复材料（高聚物分子一一非水反应一一双 组份发泡体一一闭孔材料一一水不敏感型）2、环保、早强、抗渗、耐久、不受水的影响等优