一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法技术

本发明专利技术涉及“一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法”，该方法以路面构造深度指标为修正对象，提出沥青表面层当量温度计算方法，以测试时间段内路面结构沥青表面层4cm年当量温度作为标准温度，以测试时刻路面结构沥青表面层4cm日当量温度为修正参考温度，将沥青路面构造深度指标修正到标准温度下。按照本发明专利技术的沥青路面构造深度指标的温度修正方法，可减小温度修正的误差，修正后的路面构造深度指标更加符合实际路面抗滑性能状态，真实反映四季温度变化对沥青路面构造深度指标的影响，实现不同沥青路面结构的抗滑性能对比，指导路面结构确定最佳的养护时机，节约路面养护成本，提高路面行车的安全性。

A Temperature Correction Method Based on Equivalent Temperature of Asphalt Surface Layer for Pavement Structure Depth Index

【技术实现步骤摘要】
一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法
本专利技术主要涉及路面检测领域，主要涉及一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法。
技术介绍
路面抗滑性能是决定沥青路面质量和行车安全的主要因素之一，是路面服役性能的重要组成部分。而沥青路面构造深度是路面抗滑性评价的重要指标，因此，对路面构造深度进行检测和控制具有重要现实意义。沥青路面的抗滑性能与表面形貌紧密相关，主要由路面的微观纹理构造与宏观纹理构造决定，有研究表明，微观构造主要影响低速且干燥时的沥青路面抗滑性能，宏观构造主要影响高速或者路面潮湿时的沥青路面抗滑性能。路面构造深度是目前路面表面功能的重要体现，实际工程中常常采用铺砂法进行路面构造深度的检测。它分为手工铺砂法和电动铺砂法两种，铺砂法具有随机选点，定点测量，操作简单，仪器便于携带的特点。季节更替导致的温度变化，对沥青路面的抗滑性能会产生重要影响，由于沥青为感温材料，相对水稳层及其他层位的材料组成，沥青面层更容易受到温度变化的影响，同时，温度对沥青路面抗滑性能影响是有限的，具备有一定的温度影响范围，而不会无限制的产生影响，因此在探讨温度对路面抗滑性能的影响时，主要考虑温度对沥青表面层抗滑性能的影响。由于温度的传导，路面结构内部的温度随着深度的增加，温度呈现梯度的变化，结构内部温度变化自表面往下存在着一定的滞后性，随着传感器埋设深度的增加，温度的变化幅度逐渐减弱。现有的《公路路基路面现场测试规程》中，采用铺砂法三次测量结果的平均值作为路面构造深度，忽视了温度对路面构造深度的影响，未进行路面构造深度指标的温度修正，对于不同温度下的测量结果，无法进行准确的路面抗滑性能对比和评价。为了真实反映路面构造深度的变化规律，反映路面抗滑性能的衰变过程，指导路面结构确定最佳的养护时机，节约路面养护成本，提高路面行车的安全性，本专利技术提出一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法。
技术实现思路
针对目前我国沥青路面构造深度温度修正方法存在的空白，本专利技术提供一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法。该方法以路面构造深度指标为修正对象，提出沥青表面层当量温度计算方法，以测试时间段内路面结构沥青表面层4cm年当量温度作为标准温度，以测试时刻路面结构沥青表面层4cm日当量温度为修正参考温度，将沥青路面构造深度指标修正到标准温度下。一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法，包含如下步骤：1、获取路面结构内部温度数据选择一种类型的路面结构形式，在路面结构沥青表面层的顶部和底部分别埋设温度传感器，采集路面结构内部不同位置的温度数据，采集频率为N分钟一次，采集方式为24小时不间断连续采集，采集时限长为一年以上，所述路面结构沥青表面层为沥青路面自路表面往下组成的一个连续的路面结构层整体；2、采集路面构造深度指标TDT的检测数据选择步骤1的路面结构，采用手工铺砂法进行路面构造深度TDT检测；3、计算步骤1中路面结构沥青表面层的日当量温度，通过频度加权计算获得沥青表面层的年当量温度，以此为路面构造深度指标温度修正的标准温度T标a)所述路面结构沥青表面层年当量温度为路面结构构造深度测试年度全年沥青表面层代表温度，通过步骤1获取沥青表面层日温度数据，计算沥青表面层日当量温度：将全年按天数分成若干个连续的时间区块，以同一时间区块内每天同一时刻同一温度传感器测定的温度平均值作为该时刻该时间区块的平均温度，按采集频率绘24小时内各时刻与时间区块的平均温度曲线，然后根据曲线与平均温度、各时刻围合的面积按公式(1)计算得到沥青层不同深度的该时间区块的当量温度；式中：S——时间温度曲线的面积；——温度传感器位置的日当量温度，℃。b)以该时间区块的当量温度与不同深度位置对应绘制曲线，该曲线与时间区块的当量温度、不同深度位置围合的面积按深度测点个数分割成多个梯形，分别计算各梯形的质点(xi，yi)，再以各梯形的面积为加权值，计算曲线与时间区块的当量温度、不同深度位置围合的几何图形的质心坐标(x,y)，其质心横坐标即为该时间区块的日当量温度，纵坐标则代表该当量温度对应的结构层当量平均深度，其计算公式为：式中：——日当量温度，℃；——当量平均深度，cm；xi——第i个层位的日当量温度，℃；yi——第i个层位的深度，cm；si——第i个层位对应的时间温度曲线的面积；m——传感器布置层数。计算沥青表面层的当量温度时，传感器布置层数m为2，即采用路表0cm和沥青表面层4cm当量温度构成的梯形面积，计算梯形的质心坐标，其横坐标即为沥青表面层该时间区块的日当量温度，纵坐标则代表该当量温度对应的沥青表面层当量平均深度；c)将全年的各时间区块的当量温度按照n℃的温度间隔进行出现频率分析，按频率百分比加权，计算得到路面构造深度指标温度修正的标准温度T标，n为2-10之间的正整数；4、计算步骤2中路面构造深度指标检测时刻的沥青表面层日当量温度所述路面结构构造深度检测时刻沥青表面层日当量温度为构造深度检测时刻路面沥青层的代表温度；通过步骤1获取构造深度检测时刻沥青层不同深度位置温度数据，将沥青表面层不同深度位置温度数据与深度对应绘制曲线，按步骤b)所述相同方法进行加权平均，可得到路面构造深度检测时刻沥青表面层日当量温度5、建立步骤2中实测路面构造深度指标TDT与步骤4中得到的沥青表面层日当量温度的关系模型采用Boltzmann曲线模型，建立路面构造深度指标与沥青表面层日当量温度关系模型，见公式4，式中：TDT——实测温度T下的沥青混凝土路面构造深度，mm；——沥青表面层日当量温度，℃；A1——沥青混凝土路面构造深度的最小渐近值，mm；A2——沥青混凝土路面构造深度的最大渐近值，mm；T0——路面构造深度为(A1-A2)/2对应的日当量温度，℃；ΔT——温度步长，℃；6、采用步骤3的标准温度T标，根据步骤5的关系模型，计算标准温度下的路面构造深度TD标，7、将步骤2中实测的沥青路面构造深度TDT与步骤6中标准温度下的沥青路面构造深度指标TD标相比，得到两者的比值该比值k即为路面构造深度指标的温度修正系数；8、建立步骤7中路面构造深度指标的温度修正系数k与步骤4中得到的沥青表面层日当量温度的关系模型；采用Boltzmann曲线模型，建立路面构造深度温度修正系数k与沥青表面层日当量温度的关系模型，见公式5；式中：k——路面构造深度温度修正系数；——沥青表面层日当量温度，℃；B1——路面构造深度温度修正系数的最小渐近值；B2——路面构造深度温度修正系数的最大渐近值；Tk——温度修正系数为(B1-B2)/2对应的日当量温度，℃；ΔTk——温度步长，℃；9、将温度Ti下测得的路面构造深度指标TDTi修正至标准温度T标下，获得修正后的路面构造深度指标按照步骤8的模型，温度Ti下测得的路面构造深度指标TDTi修正至标准温度T标下，计算公式如下所示：所述采集频率为5-20分钟一次。优选采集频率为10分钟一次。所述路面结构沥青表面层的表面及底部埋设温度传感器。所述路面构造深度指标TDT检测为每10m确定路面一个测点位置，选用0.3-0.6mm的标准砂进行检测，取3次路面构造深度测定结果的平均值作为试验结果，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法，包含如下步骤：1)、获取路面结构内部温度数据选择一种类型的路面结构形式，在路面结构沥青表面层的顶部和底部分别埋设温度传感器，采集路面结构内部不同位置的温度数据，采集频率为N分钟一次，采集方式为24小时不间断连续采集，采集时限长为一年以上，所述路面结构沥青表面层为沥青路面自路表面往下4cm组成的一个路面结构层整体；2)、采集路面构造深度指标TDT的检测数据选择步骤1)的路面结构，采用手工铺砂法进行路面构造深度TDT检测；3)、计算步骤1)中路面结构沥青表面层的日当量温度，通过频度加权计算获得沥青表面层的年当量温度，以此为路面构造深度指标温度修正的标准温度T标a)所述路面结构沥青表面层年当量温度为路面结构构造深度测试年度全年沥青层代表温度，通过步骤1)获取沥青表面层日温度数据，计算沥青表面层日当量温度：将全年按天数分成若干个连续的时间区块，以同一时间区块内每天同一时刻同一热传感器测定的温度平均值作为该时刻该时间区块的平均温度，按采集频率绘24小时内各时刻与时间区块的平均温度曲线，然后根据曲线与平均温度、各时刻围合的面积按公式(1)计算得到沥青层不同深度位置的该时间区块的当量温度；...

【技术特征摘要】
1.一种基于沥青表面层当量温度的路面构造深度指标的温度修正方法，包含如下步骤：1)、获取路面结构内部温度数据选择一种类型的路面结构形式，在路面结构沥青表面层的顶部和底部分别埋设温度传感器，采集路面结构内部不同位置的温度数据，采集频率为N分钟一次，采集方式为24小时不间断连续采集，采集时限长为一年以上，所述路面结构沥青表面层为沥青路面自路表面往下4cm组成的一个路面结构层整体；2)、采集路面构造深度指标TDT的检测数据选择步骤1)的路面结构，采用手工铺砂法进行路面构造深度TDT检测；3)、计算步骤1)中路面结构沥青表面层的日当量温度，通过频度加权计算获得沥青表面层的年当量温度，以此为路面构造深度指标温度修正的标准温度T标a)所述路面结构沥青表面层年当量温度为路面结构构造深度测试年度全年沥青层代表温度，通过步骤1)获取沥青表面层日温度数据，计算沥青表面层日当量温度：将全年按天数分成若干个连续的时间区块，以同一时间区块内每天同一时刻同一热传感器测定的温度平均值作为该时刻该时间区块的平均温度，按采集频率绘24小时内各时刻与时间区块的平均温度曲线，然后根据曲线与平均温度、各时刻围合的面积按公式(1)计算得到沥青层不同深度位置的该时间区块的当量温度；式中：S——时间温度曲线的面积，——温度传感器位置的日当量温度，℃；b)以该时间区块的当量温度与不同深度位置对应绘制曲线，该曲线与时间区块的当量温度、不同深度位置围合的面积按深度测点个数分割成多个梯形，分别计算各梯形的质点(xi，yi)，再以各梯形的面积为加权值，计算曲线与时间区块的当量温度、不同深度位置围合的几何图形的质心坐标(x,y)，其质心横坐标即为该时间区块的日当量温度，纵坐标则代表该当量温度对应的结构层当量平均深度，其计算公式为：式中：——日当量温度，℃；——当量平均深度，cm；xi——第i个层位的日当量温度，℃；yi——第i个层位的深度，cm；si——第i个层位对应的时间温度曲线的面积；m——传感器布置层数；计算沥青表面层的当量温度时，计算的结构层数m为2，即采用路表0cm和沥青表面层4cm当量温度构成的梯形面积，计算梯形的质心坐标，其横坐标即为沥青表面层该时间区块的日当量温度，纵坐标则代表该当量温度对应的沥青表面层当量平均深度；c)将全年的各时间区块的当量温度按照n℃的温度间隔进行出现频率分析，按频率百分比加权，计算得到路面结构沥青表面层路面构造深度指标温度修正的标准温度T标，n为2-10之间的正整数；4)、计算步骤2)中路面构造深度指标检测时刻的沥青表面层日当量温度所述路面结构构造深度检测时刻沥青表面层日当量温度为构造深度检测时刻路面沥青层的代表温度；通过步骤1)获取构造深度检测时刻沥青表面层不同深度位置温度数据，将沥青表面层不同深度位置温度数据与深度对应绘制曲线，按步骤b)所述相同方法进行加权平均，可得到路面构造深度检测时刻沥青表面层日当量温度5)、建立步骤2)中实测路面构造深度指标TDT与步骤4)中得到的沥青表面层当量温度的关系模型采用Boltzmann曲线模型，建立路面构...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴将丰，王旭东，肖倩，张蕾，张晨晨，周兴业，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11