基于断面高程的路面构造深度计算模型研究

作者:窦光武 刊名:公路交通科技 上传者:王彦艳

【摘要】为了明确和统一我国路面构造深度计算模型,针对我国基于断面高程的路面构造深度计算模型复杂多样,缺乏理论联系,造成构造深度测量结果横向可比性差的技术问题,通过阐述路面构造深度测试技术,剖析基于断面高程的构造深度测量方法的技术内涵,提出了采用与铺砂法具有良好相关性的SMTD作为我国路面构造深度计算模型的观点,并应用正交法回归设计理论,论证了国家标准《多功能路况快速检测设备》(GB/T 26764—2011)与交通运输行业标准《车载式路面激光构造深度仪》(JT/T 840—2012)中,有关构造深度计算模型规定的一致性。如果能够在路面抗滑要求与路面构造深度标准匹配方面,有针对性地补充必要的试验验证研究,将为激光构造深度测量方法直接应用于路面抗滑性能的评定提供技术依据。

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第 1期 窦光武:基于断面高程的路面构造深度计算模型研究 51 擦系数和路表构造深度来表示 ;第 11.0.114条则这 样描述铺砂法 :铺砂法是指测定路 面表 面粒料之 间 的平均构造深度 ,用以表示路面 的粗糙程度 。二是 《公路路基路面现场测试规程》 (J1'G E602008), 构造深度 (texture depth)是指路表面开 口空隙的平 均深度 ,即宏观纹理深度 TD,以 mm计 。三是 《多 功能路况快速检测设备》 (GB/T 267642011),路 面构造深度是指路面表面骨料间形成的空隙深度。 由上述关 于路 面构造深度 的描 述可 以看 出,路 面构造深度并不是一个 能通过普通 、简单 的测量 手 段进行量化 的技术指标 。国际上关于路面构造深 度 的测量技术 主要有两 大类 ,一类是 以铺砂法 为代 表 的接触式测量方法 ,一类是 以激光测距法 为代 表的 非接触式测量方法。两类方法表面上都是以路面构 造深度为测量对象,但实际代表的物理意义却完全 不同。其中,铺砂法是基于体积置换原理,与我国 路面构造深度的定 义完全吻合 ,虽然此法有 测试 效 率低、重复性差、精确度低等固有缺陷 J,但 目前 仍是 我 国交通 行业标准规 范体系采 用 的标准方 法 ; 而激光测距 法是以路面波谱理论为基础 ,是通过极 密间距 (一般小于 2 mm)的断面高程测量 ,采用一 定的数学模型计算转换得到路面构造深度,其典型 的代表仪器为车载式路面激光构造深度仪 。国际上 大量试验资料表明,此类方法的测量结果与铺砂法 测量结果有 良好的线性相关性 ,但 与我 国路面构造 深度的定义并无直接理论关系 ,虽然有测试效率高、 重复性好、精确度高等优势,但一直未在交通行业 内有效地 推广 应用 I4 J。我 国有 关标 准规 范规 定 , 此方法可 以作为路面构造深度普查 的参考依 据 ,当 测量结果用于路面构造质量评定时 ,须经过与铺砂 法测值的相关性转换后才能使用。这 种相关性转换 是一种纯数学方式 ,且转换 系数依赖 于每台具体 的 仪器 ,并无通用 的转换公式 J。 当前 ,我 国高速公路 建设 规模仍高位运行 ,且 随着路网规模的不断扩大和人们行车安全意识的不 断提高 ,对于路 面构造深 度 的科学 、准确 、高效 的 测量需求 日益膨胀 ,基 于断 面高程数 据的非接触式 路面构造深度测量技 术在我 国面临着弃之 可惜 ,用 之无道的两难境地。本研究依托交通运输部计量质 量研究项目 “路用激光构造深度仪计量标准技术研 究”及有关行业标准制订修订工作,全面剖析我国 激光构造深度测量方法的技术内涵,希望能为其直 接应用于路面抗滑性能的评定提供技术支撑。 1 我国路面构造深度测试技术 我国交通行业标准 《公路路基路面现场测试规 程》 (JTG E602008)中,规定了路面构造深度的 测试方法有手工铺砂法 、电动铺砂仪法 和车载式激 光构造深度仪法 3种 ,其 中前两种 为接 触式测量方 法 ,后一种为非接触式测量方法。 1.1 手工铺砂法 手工铺砂 法最早 由英 国道路研究所设 计 ,该方 法完全根据路面构造的定义,基于体积置换原理, 将一定规格的细砂 (粒径 0.15—0.3 mm)铺在路 面 上 ,计算嵌入 凹凸不平的表面空隙 中的砂 的体积 与 覆盖面积之 比,从而求得构造 深度。该方法原理 易 懂、操作简便,所需工具便宜,但是耗费人力,测 试效率极低 ,缺乏实际操作标准 ,精确度很低 ,人为 误差大,难以复现 ,不宜于潮湿天气测试 。

参考文献

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