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        淺析橫向力系數(shù)作為水泥路面交竣工驗(yàn)收階段控制指標(biāo)的必要性

        2017-10-29 08:11:04李亞勝
        山西交通科技 2017年4期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)段通車總體

        李亞勝

        (山西太舊高速公路管理有限責(zé)任公司,山西 太原 030006)

        1 研究背景

        在水泥路面設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收階段,路面抗滑性能采用構(gòu)造深度作為單一控制指標(biāo),但是在水泥路面施工過程中規(guī)定了橫向力系數(shù)作為水泥路面鋪筑質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法[《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F30—2014)][1],路面運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段,橫向力系數(shù)作為評(píng)價(jià)水泥路面抗滑性能的指標(biāo)[《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073.1—2001)[2]、《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H10—2009)][3],導(dǎo)致水泥路面抗滑性能設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收階段與施工、后期運(yùn)營(yíng)脫節(jié),為施工及后期運(yùn)營(yíng)帶來一定的難度,何勝春等人的研究結(jié)果表明水泥混凝土路面質(zhì)量驗(yàn)收中提出的單一指標(biāo)構(gòu)造深度(TD),已不能準(zhǔn)確客觀反映水泥路面的抗滑能力[4]。同時(shí)采用構(gòu)造深度對(duì)水泥路面檢測(cè)效率低下,尤其是竣工驗(yàn)收階段,在通車的公路上檢測(cè)構(gòu)造深度,需封閉交通,所以研究橫向力系數(shù)將作為水泥路面設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收的控制指標(biāo)有著重要的意義。

        2 檢測(cè)設(shè)備(Mu-meter系統(tǒng))介紹

        橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)能夠充分模擬雨天最不利條件下路面行車的安全性,可以有效反應(yīng)路面的抗滑能力,在瀝青路面施工過程控制、交竣工驗(yàn)收、路面抗滑性能評(píng)價(jià)中發(fā)揮著不可替代的作用,國(guó)內(nèi)使用最多的橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)為MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)(Mu-Meter系統(tǒng)),見圖1,目前市場(chǎng)占有量在100臺(tái)以上,且呈逐漸增加的趨勢(shì)。雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)是由一輛裝有電測(cè)設(shè)備的三輪小拖車和供水系統(tǒng)所組成的,配備了便攜式的觸摸屏電腦;橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)水泥、瀝青路面抗滑性能進(jìn)行快速檢測(cè),測(cè)試過程中測(cè)試輪與路面縱向呈15°,采樣間隔為5 m,檢測(cè)速度在50 km/h左右。

        圖1 MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)

        3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

        某高速公路有隧道2座(簡(jiǎn)稱隧道A、隧道B),路面結(jié)構(gòu)為20 cm厚素混凝土基層+30 cm厚水泥混凝土面層,表面縱向刻槽,依據(jù)《關(guān)于印發(fā)公路工程竣(交)工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則的通知》(交公路發(fā)[2010]第65號(hào))[5],構(gòu)造深度交工驗(yàn)收檢測(cè)結(jié)果見表1,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)見圖2。

        表1 構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果

        圖2 構(gòu)造深度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖示

        由上述檢測(cè)結(jié)果可知,隧道A、隧道B水泥路面構(gòu)造深度均有1處不滿足設(shè)計(jì)要求,但不影響整體的交工驗(yàn)收檢測(cè)。

        選取上述兩處為研究路段(命名為隧道A-1、隧道B-1),各選相鄰1 km長(zhǎng)度為比對(duì)路段(隧道A-2、隧道B-2),研究路段與比對(duì)路段統(tǒng)稱為試驗(yàn)路段,分別進(jìn)行構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)試驗(yàn),采用MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其抗滑性能進(jìn)行檢測(cè),輸出結(jié)果為Mu-meter測(cè)值,SFC通過換算關(guān)系SFC=123.6×(Mu-meter測(cè)值)-4.16得到,以1 km為基本分析評(píng)價(jià)單位,計(jì)算每段的SFC代表值,SFC代表值計(jì)算如式(1):

        式中:SFCr為代表值;SFC為平均值;S為標(biāo)準(zhǔn)差;n為檢測(cè)點(diǎn)數(shù);ta為分布表中隨測(cè)點(diǎn)數(shù)和保證率(或置信度a)而變的系數(shù),可通過查《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(第一冊(cè) 土建工程)(JTG F80/1—2004)[6]表B得到。采用的保證率高速公路、一級(jí)公路為95%,其他公路為90%。

        各試驗(yàn)段構(gòu)造深度及橫向力系數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表2。

        表2 試驗(yàn)路段檢測(cè)結(jié)果

        由上述試驗(yàn)結(jié)果可以得知,雖然隧道B構(gòu)造深度設(shè)計(jì)值大于隧道A構(gòu)造深度設(shè)計(jì)值,但是橫向力系數(shù)檢測(cè)結(jié)果隧道A與隧道B區(qū)別不大;試驗(yàn)段隧道A-1、隧道B-1構(gòu)造深度不滿足設(shè)計(jì)要求,明顯小于試驗(yàn)段隧道A-2、隧道B-2,但是橫向力系數(shù)檢測(cè)結(jié)果隧道B-1甚至大于隧道B-2。由此可見,水泥路面設(shè)計(jì)構(gòu)造深度只與刻槽有關(guān),設(shè)計(jì)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)不一定大,實(shí)測(cè)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)也不一定大,橫向力系數(shù)與構(gòu)造深度沒有直接的關(guān)系。

        為了進(jìn)一步研究構(gòu)造深度與橫向力系數(shù)間的關(guān)系,在高速公路交工驗(yàn)收通車運(yùn)營(yíng)后,每隔6個(gè)月分別對(duì)上述試驗(yàn)段(隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2)進(jìn)行跟蹤檢測(cè),至竣工驗(yàn)收共檢測(cè)5次(含交、竣工驗(yàn)收檢測(cè)),檢測(cè)結(jié)果見表3、表4,試驗(yàn)段構(gòu)造深度及橫向力系數(shù)衰變規(guī)律見圖3、圖4。

        表3 試驗(yàn)路段構(gòu)造深度跟蹤檢測(cè)結(jié)果 mm

        表4 試驗(yàn)路段橫向力系數(shù)(SFC)跟蹤檢測(cè)結(jié)果

        圖3 試驗(yàn)段構(gòu)造深度跟蹤檢測(cè)結(jié)果

        圖4 試驗(yàn)段橫向力系數(shù)跟蹤檢測(cè)結(jié)果

        依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1—2004)[6],水泥路面竣工驗(yàn)收階段以單一構(gòu)造深度作為抗滑性能控制指標(biāo),由表3、表4得知,竣工驗(yàn)收檢測(cè)隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2構(gòu)造深度均不滿足要求,相應(yīng)的分部工程判定為不合格工程,但是依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H10—2009)[3]、《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20—2007)[7],試驗(yàn)段抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)均為“優(yōu)良”,并不需要作相應(yīng)處治,可見將構(gòu)造深度作為單一評(píng)價(jià)指標(biāo)并不合理。

        根據(jù)圖3可以得知,構(gòu)造深度在通車1年時(shí)間內(nèi)急劇下降,隧道A-1構(gòu)造深度1年內(nèi)的下降量占交竣工驗(yàn)收期間構(gòu)造深度總體下降量的89.5%、隧道A-2構(gòu)造深度下降量占總體下降量的81.1%,隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%、隧道B-2的下降量占總體下降量的75.5%,構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的87.6%,其中隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%,是由于該段路在運(yùn)營(yíng)期間曾經(jīng)發(fā)生過油罐車漏油事件,對(duì)路面進(jìn)行過清洗,使得路面構(gòu)造深度有所提升;在不考慮隧道B-1的情況下,路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%,可見,構(gòu)造深度的衰減主要發(fā)生在通車1年時(shí)間內(nèi),其主要原因是運(yùn)輸車輛粉塵污染導(dǎo)致路面刻槽填充。

        根據(jù)圖4可以得知,路面橫向力系數(shù)在通車后基本保持線性下降,隧道A-1橫向力系數(shù)在通車1年后的下降量占交竣工驗(yàn)收期間橫向力系數(shù)總體下降量的47.8%;隧道A-2橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的47.8%;隧道B-1橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的56.5%;隧道B-2橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的34.8%。隧道A-1、隧道A-2、隧道B-2下降量均未超過50%,隧道B-1橫向力系數(shù)下降量略微超過整體下降量的50%,橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的46.7%,可見在通車運(yùn)營(yíng)階段,保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下,水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系。

        通過上述分析可以得知,通車運(yùn)營(yíng)階段水泥路面由于粉塵等雜物對(duì)刻槽的填充,構(gòu)造深度在通車1年時(shí)間內(nèi)急劇衰減,路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%;水泥路面橫向力系數(shù)衰減呈線性趨勢(shì),1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的46.7%;保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下,水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系;竣工驗(yàn)收階段路面構(gòu)造深度不滿足要求,但是路面抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)仍為“優(yōu)良”,所以不應(yīng)將構(gòu)造深度作為水泥路面抗滑性能評(píng)定的唯一標(biāo)準(zhǔn),而應(yīng)在交竣工驗(yàn)收階段采用橫向力系數(shù)作為判定路面抗滑性能合格與否的標(biāo)準(zhǔn)。

        4 結(jié)論

        將兩段交工驗(yàn)收階段構(gòu)造深度不合格的隧道水泥路面作為研究路段,相鄰路段(長(zhǎng)度為1 km)為比對(duì)路段,采用構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)兩種不同的抗滑性能表征指標(biāo),在交竣工驗(yàn)收期間進(jìn)行5次跟蹤檢測(cè)(含交竣工驗(yàn)收檢測(cè)),分析不同路段構(gòu)造深度與橫向力系數(shù)的衰變規(guī)律,得出以下結(jié)論:

        a)水泥路面設(shè)計(jì)構(gòu)造深度只與刻槽有關(guān),設(shè)計(jì)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)不一定大,實(shí)測(cè)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)也不一定大,橫向力系數(shù)與構(gòu)造深度沒有直接的關(guān)系。

        b)通車運(yùn)營(yíng)階段水泥路面由于粉塵等雜物對(duì)刻槽的填充,構(gòu)造深度衰減主要發(fā)生在通車1年時(shí)間內(nèi),路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%。

        c)通車運(yùn)營(yíng)階段水泥路面橫向力系數(shù)衰減呈線性趨勢(shì),水泥路面橫向力系數(shù)1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的46.7%。

        d)通車運(yùn)營(yíng)階段,保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下,水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系。

        e)竣工驗(yàn)收階段路面構(gòu)造深度不滿足要求,但是路面抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)仍為“優(yōu)良”,所以不應(yīng)將構(gòu)造深度作為水泥路面抗滑性能評(píng)定的唯一標(biāo)準(zhǔn),而應(yīng)在交竣工驗(yàn)收階段采用橫向力系數(shù)作為判定路面抗滑性能合格與否的標(biāo)準(zhǔn)。

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