路面平整度與路面破損的關(guān)系論文
摘 要：路面平整度是路面檢測(cè)的首要項(xiàng)目，其與路面使用性能的好壞程度直接相關(guān)，受路面破損的嚴(yán)重影響。因此，路面平整度和路面破損有著密不可分的關(guān)系。
關(guān)鍵詞：路面破損；路面檢測(cè)；平整度；路面使用性能
1. 引言
不平整的路面不僅影響乘車的舒適性，降低行車速度，加速車輛零部件的損壞，縮短車輛的行駛壽命，增加車輛的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，而且導(dǎo)致車輛振動(dòng)，激發(fā)車輛產(chǎn)生動(dòng)態(tài)作用力，引起路面的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)，反過(guò)來(lái)又增加路表面的不平整度，加劇路面的破損。故路面破損和路面平整度兩者相互影響、密不可分。
2. 路面平整度
2.1路面平整度的概念
國(guó)際道路平整度試驗(yàn)(IRRE)把路面平整度定義為道路表面對(duì)于理想平面的偏離，它具有影響車輛動(dòng)力特性、行駛質(zhì)量和路面動(dòng)力載荷三者的數(shù)值特征。
2.2 路面平整度的重要性
路面平整度直接對(duì)行駛車輛產(chǎn)生激勵(lì)，誘發(fā)車輛振動(dòng)，進(jìn)而引起路面的響應(yīng)和人的'感覺(jué)反應(yīng)。平整度主要從舒適性、安全性、經(jīng)濟(jì)性及路面結(jié)構(gòu)四個(gè)方面影響著行車系統(tǒng)中的三要素—人、車和路。
1） 平整度對(duì)舒適性的影響
平整度是影響道路行車舒適性的最直接因素。車輛的振動(dòng)主要由路面平整度引起，振動(dòng)和顛簸不僅影響車輛的行駛平順性，而且影響乘坐者的舒適性，使人容易感到疲勞。
2）平整度對(duì)安全性的影響
當(dāng)駕駛員對(duì)車輛施加轉(zhuǎn)向力時(shí)，受轉(zhuǎn)向阻力的制約，即因路面不平整而波動(dòng)，此波動(dòng)范圍與路面不平整度成正比，從而構(gòu)成不同程度的操縱不穩(wěn)定性。其次，路面不平易雨后積水導(dǎo)致水霧和漂滑，附著系數(shù)急劇下降，從而易出現(xiàn)安全事故。最后，路面不平導(dǎo)致車輪不均勻跳動(dòng)，當(dāng)輪子跳起懸空時(shí)，則該輪胎完全失去制動(dòng)力。制動(dòng)力不均勻使車輛制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏滑，如緊急制動(dòng)則危及交通安全。
3）平整度對(duì)經(jīng)濟(jì)性能的影響
路面平整度決定了車輛的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用，其影響表現(xiàn)：一方面，路面不平造成車輛振動(dòng)，使輪胎和汽車懸掛系統(tǒng)多次變形，導(dǎo)致滾動(dòng)阻力增加，從而使車輛損耗及燃油消耗增加。另一方面，當(dāng)汽車行駛在不平整路面上時(shí)，車輛就不能按照設(shè)計(jì)車速行駛，路面平整度制約了車速，增加了時(shí)間費(fèi)用。
4）平整度對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響
路面不平整激發(fā)車輛產(chǎn)生動(dòng)態(tài)作用力，動(dòng)態(tài)作用力反過(guò)來(lái)又增加路表面的不平整度。行駛車輛對(duì)路面的動(dòng)態(tài)作用力隨路面平整情況的惡化而增大，同時(shí)隨車輛行駛速度的增加而增加。在此過(guò)程中，路面條件和車輛荷載的變化互相加強(qiáng)，且隨路面條件的進(jìn)一步惡化變得更為明顯，對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。
3.路面使用性能
3.1 路面使用性能的概念
路面使用性能是一個(gè)泛指路面和材料各種技術(shù)行為的術(shù)語(yǔ)。從道路使用者的角度說(shuō)，希望路面擁有的性能有:①可接受的行駛舒適性;②高質(zhì)量的車輛運(yùn)營(yíng)條件，以最大限度的降低車輛損壞的風(fēng)險(xiǎn);③行車安全;④最小的環(huán)境影響。
3.2 路面使用性能的評(píng)價(jià)方法
路面使用性能的評(píng)價(jià)是依據(jù)采集的路面狀況數(shù)據(jù)，對(duì)路面性能滿足使用要求的程度做出判斷。我國(guó)現(xiàn)行使用性能評(píng)價(jià)方法主要以行駛舒適性和路面破損狀況為重點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和路面數(shù)據(jù)的檢測(cè)。
路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI(Riding Quality Index)是反映車輛行駛舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)指標(biāo)，是反映路面服務(wù)能力(或水平)的重要參數(shù)。行駛質(zhì)量的評(píng)價(jià)一般要考慮三個(gè)方面的因素:①路面表面特性，要對(duì)路表平整度作出定量描述;②車輛懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)特性，要結(jié)合路表面平整度分析車輛的動(dòng)態(tài)反應(yīng);③人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)，要對(duì)用戶的舒適性要求或承受顛簸的能力作出定量描述。故通常用路面行駛質(zhì)量指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)路面使用性能的好壞。
4.路面破損
4.1 瀝青路面的破損類型
一般瀝青路面共有19種破損類型：龜裂或疲勞開(kāi)裂，不規(guī)則裂縫(塊狀開(kāi)裂)，縱、橫向裂縫，松散，唧泥和冒水，車轍，波浪擁包，沉陷，坑槽，集料磨光，修補(bǔ)損壞，泛油，橋頭跳車，麻面，車道與路肩的分離，車道與路肩下沉或隆起，脫皮，接縫處反射裂縫，啃邊等。其中，功能性破損是表面性的，易于認(rèn)識(shí)，其破損原因也比較清楚。主要有：局部微裂縫、波浪擁包、泛油、剝落、麻面、坑洞、磨光和修補(bǔ)，這些破損主要導(dǎo)致道路服務(wù)水平下降，與路面結(jié)構(gòu)性能沒(méi)有直接關(guān)系。結(jié)構(gòu)性破損是由于路面各層的應(yīng)力增大引起，其結(jié)果反映到路面上就是各種形狀的裂縫和位移，主要有：龜裂、網(wǎng)裂、縱橫向裂縫、沉陷、松散和車轍。這些破損不僅導(dǎo)致道路的服務(wù)水平下降，而且使路面結(jié)構(gòu)承載力下降，破損加劇，最終導(dǎo)致路面破壞。此外，基層類型、面層結(jié)構(gòu)、荷載類型、氣候以及施工過(guò)程等都會(huì)影響路面的損壞類型。
4.2 水泥混凝土路面的破損類型
一般水泥混凝土路面的破損主要分為裂縫類損壞、變形類損壞、接縫（材料）類損壞、表面類損壞、結(jié)構(gòu)類損壞和其他類型的損壞等。其中：1）裂縫類損壞主要包括縱向裂縫、橫向裂縫和斜向裂縫等；2）變形類損壞主要包括沉陷、脫空、板塊活動(dòng)、錯(cuò)臺(tái)、拱起等；3）接縫（材料）類損壞，接縫分縱縫和橫縫;而橫縫又分為脹縫(或稱真縫、伸縮縫)和縮縫(或稱假縫、伸縮縫)；4）表面類破損主要包括表面破裂、磨光、層狀剝落、坑洞及麻面等；5）結(jié)構(gòu)類破損主要指混凝土板塊發(fā)生嚴(yán)重裂縫、斷板等破損；6）其他類型的破損主要是指損壞發(fā)生后經(jīng)過(guò)修補(bǔ)而再發(fā)生損壞，或者發(fā)生意外的損壞等。
5.路面平整度與路面破損的關(guān)系
5.1 路面平整度與路面使用性能的關(guān)系
從上述分析可知，路面的使用性能由路面行駛質(zhì)量指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)，而對(duì)影響路面行駛質(zhì)量的因素，各國(guó)都進(jìn)行過(guò)較多的研究。研究表明，影響路面行駛質(zhì)量的主要因素為平整度，其他因素可以忽略不計(jì)。所以，平整度被選為影響路面行駛質(zhì)量的唯一因素。我國(guó)現(xiàn)行公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范確定了行駛質(zhì)量指數(shù)與國(guó)際平整度指數(shù)之間的關(guān)系，如下面算式所示：
因而，路面的平整度與使用性能是密不可分的，平整度的好壞直接影響著路面的使用性能，路面的使用性能又主要依賴于平整度的大小。
5.2 路面破損與路面使用性能的關(guān)系
由分析可知：路面結(jié)構(gòu)的使用性能一般包括5個(gè)方面，即路面損壞狀況(完整性)、路面行駛質(zhì)量、路面結(jié)構(gòu)承載能力、行駛安全性和外觀。而路面破損狀況又是路面使用性能的首要影響因素，路面破損直接影響路面行駛質(zhì)量，降低行駛的安全性和舒適性，破壞路面結(jié)構(gòu)的完整性，嚴(yán)重降低路面的使用性能品質(zhì)。
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