高速公路改扩建旧路检测与评价技术

论文摘要

近二十年来,我国高速公路建设成就令世人瞩目,截至到2007年底,全国已建成高速公路5.36万km,其中大部分为4车道[1]。随着经济的发展和公路使用时间的延长,某些高速公路已经不能满足交通要求,需扩大通行能力,增加车道数。在高等级公路的修补、改扩建任务日益繁重的背景下,本文在传统的以路面养护为目的的评价指标体系的基础上,考虑旧路罩面及加铺的工程实际需要,充分利用新型无损检测手段,引入动态参数对路面工作性能进行评定,并利用灰色聚类理论对旧路性能进行评价及分类。指导旧路综合利用,为改扩建工程的决策制定提供科学的依据。首先,综合分析国内外现行的旧路路面的检测与评价的基本方法和思想,提出本文的研究内容及技术路线。然后,根据现行的《公路沥青路面养护技术规范》,结合改扩建的实际情况,对道路交通资料、路面破损状况、路面结构强度、路面平整度及路面抗滑性能等多项检测内容及其计算与分析进行了说明。详细介绍路面无损检测设备中落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)的应用机理及近年来在路面检测中的应用状况。本文接着分析传统的路面性能评价方法,路面的实际工作状态与现行的静态力学体系有着较大的差距,无法真实、全面地体现路面的受力特性和结构的工作状况,故需采用动态参数体系进行路面评价。分析国内外几种沥青混合料动态模量反演方法,提出了由FWD弯沉盆数据,运用面积法正算法得到路面面层动态模量,再结合实体工程对路面结构承载力进行评价。最后,分析在现行的沥青路面强度评价中,采用路面的整体承载能力指数(SSI)作为评价指标而未对沥青混合料的模量进行考虑,是不能全面反映旧路结构的实际承载能力。建立基于路面面层动态模量的评价指标PMI,对旧路路面结构强度进行评价。根据PCI、PMI建立基于灰色聚类的评价模型,再结合探地雷达对基层的检测结果,指导旧路综合利用,科学制定改扩建方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文的研究内容与技术路线
• 第二章 高速公路改扩建旧路检测指标与方法
• 2.1 传统意义的旧路调查内容与指标及方法
• 2.1.1 交通数据采集
• 2.1.2 结构承载力调查
• 2.1.3 破损状况调查
• 2.1.4 平整度调查
• 2.1.5 抗滑性能调查
• 2.2 落锤式弯沉仪无损检测与路面结构强度评价
• 2.2.1 FWD 的测试原理
• 2.2.2 FWD 的应用研究
• 2.2.3 弯沉盆几何特性研究
• 2.2.4 FWD 检测实例
• 2.3 路面结构缺陷无损检测技术
• 2.3.1 探地雷达测试原理
• 2.3.2 探地雷达GPR 在旧路评价中的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于FWD 弯沉盆分析的路面强度评价技术
• 3.1 沥青混合料的动态特性研究
• 3.1.1 沥青混合料动态性能的基本概念
• 3.1.2 沥青混合料动态模量分析
• 3.2 基于 FWD 弯沉盆的路面强度评价研究
• 3.2.1 基于FWD 的路面结构层模量反演
• 3.2.2 动态模量反演实例
• 3.3 本章小结
• 第四章 旧路面结构强度的综合评价
• 4.1 旧路面结构性能的评价技术
• 4.1.1 路面服务性能指数PSI
• 4.1.2 路面养护管理指数MCI
• 4.1.3 路面状况指数PCI
• 4.1.4 我国现行沥青路面使用性能评价体系
• 4.2 旧路面结构强度的评价
• 4.3 旧路面结构的综合利用
• 4.3.1 旧路面结构综合评价数学模型
• 4.3.2 评价实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间公开发表的论文
• 附录 B 攻读学位期间参与的科研项目