厚关键层

厚关键层（精选4篇）

厚关键层 篇1

0前言

噪声是影响CT图像质量的重要因素,它直接影响CT图像密度分辨率和空间分辩率。影响噪声的因素主要有:X线剂量、象素大小、层厚、重组算法、窗口设置、扫描参数等。一般噪声的平方与探测器发射的光子数和层厚成反比,所以噪声与层厚直接相关。实践中发现重建层厚减小时,图像噪声随之增加,它使图像呈颗粒性,直接影响密度分辨率。我们从噪声与重建层厚、mAs三者关系的角度,量化分析了重建层厚减小时的图像噪声,探讨如何利用mAs控制噪声,进而控制扫描图像的质量。

1 材料与方法

使用的设备为Siemens Somatom Sensation 16全身CT机及随机所配20cm直径水模,其中充满校正和检测的医用蒸馏水。首先将水的CT值定标,校正在±0.2HU以内,20cm水模置于扫描中心,用不同的mAs进行扫描,扫描确定不变的参数见表1,然后分别对扫描出的图像1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm重建,重建间隔为重建层厚的一半,选择重建图像中心测量CT值与标准值偏差ST值(即像素噪声值,单位:HU)。每种参数扫描3次,取3次的平均值作为最终数据。

2 结果

2.1 CT图像噪声水平受重建层厚的影响(表2)。

2.2 X射线与剂量的关系

以mAs平方根的倒数×1000为横坐标,以噪声为纵坐标绘图,可看出在不同重建层厚下X线射线量与噪声的关系(图1)。

3 讨论

3.1 CT噪声

CT噪声是指对均匀物体的影像的CT值在平均值上下的随机涨落,它包括机械噪声和量子噪声,使图像呈颗粒性,直接影响其密度分辨率,尤以低密度的可见度为甚。CT的机械噪声基本上为某一定值,只受机械硬件性能的限制,不受扫描参数的影响。量子噪声则由于收集到的X射线光子数的统计不确定性引起的,因此量子噪声受扫描参数变化的影响较大[1]。

3.2 噪声的大小(ST)与层厚、mAs值的关系

在本组实验中,测量的CT图像噪声指在扫描均匀水模中,其像素CT值偏离标准值之差,以CT值标准偏差的大小来确定图像噪声与重建层厚及mAs三者之间的关系。使用相同的扫描参数用不同的层厚重建,所产生的噪声大小不同,如照射量为200mAs时,重建层厚分别为1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm,所产生的标准偏差5T值(即像素噪声值)分别为10.37HU、7.42HU、6.07HU、4.72HU、3.67HU、3.25HU,由此表明重建层厚越厚,产生噪声越小;反之,产生噪声越大。另外,对于同一层厚用不同的毫安量,产生的噪声值也不一样,如重建层厚为5mm不变时,从(50～700)mAs变化,所测得的噪声值由9.27HU减少到2.54HU。由此可知,扫描条件低时,产生的噪声大,扫描条件高时,产生的噪声小,而较高的扫描条件可以降低噪声。增加X线量,可降低噪声,噪声水平随曝光量增大而降低[2]。

有文献指出,对性能良好的CT机,其噪声水平应与照射量(mAs)的平方根成反比。对这个反平方根规律的符合程度,称为CT的噪声特性[3]。本实验验证了这一规律。以mAs平方根的倒数×1000为横坐标,以噪声为纵坐标绘图,可清楚看出在不同层厚下X线射线量与噪声的关系(图1),根据实验结果显示,噪声的平方与mAs成反比。有关层厚与噪声的关系,本组实验中的数据表明:重建层厚越薄,产生的噪声就越大,但可以通过适当增加X线量的办法来控制薄层重建的图像噪声。

3.3 重建层厚与分辨率的关系

理论上讲,重建层厚越薄,空间分辨率越高,密度分辨率越低,反之,空间分辨率越低,密度分辨率越高。在工作中,我们应该根据病灶的大小而定,观察细微病变应将层厚减薄,提高检出率。如内耳、喉室及真假声带、椎间盘等部位应采取薄层扫描,同时增加mAs,以减少噪声的产生,保证图像质量[4,5,6]。

CT噪声是难以避免的,我们应该定期测试水模来监控机器的工作状态,并保证CT机良好的运行环境,如温度、湿度、洁净度、电压稳定等。对重建层厚引起的噪声,可以通过适当增加X线毫安量的办法来控制。

摘要：目的通过实验分析重建层厚的改变对CT图像噪声的影响。方法应用Siemens Somatom Sensation 16全身CT机及随机所配20cm直径水模。选用不同的扫描参数及重建层厚，对水模进行扫描，测量图像中心相同位置CT值与标准值偏差并分析。结果CT图像噪声随着mAs值、重建层厚增大而减小，图像噪声与mAs的平方根成反比。结论正确理解重建层厚对噪声的影响，采用适当增加X线毫安量的方法来降低噪声是切实可行的。

关键词：螺旋CT,重建层厚,图像噪声

参考文献

[1]Junji,Kazuyoshi,YAsuto O.meAsurement of CT SeCTion Thickness by Using the PartialVolume EffeCT[J].Radiolo- gy.1992,184:870-872.

[2]汪家旺，李宝春，张康良，等．矩阵曝光量对CT噪声的影响[J]．中华放射学杂志，1996，30(4)：276—277．

[3]Wang G,Vannier mW.Helical CT image noise-analytical results[J],medPhys.1993,20:1635-1640.

[4]肖红，李国英，赵修义，等．肺部高分辨率CT扫描X线量控制与图像质量保证[J]．实用放射学杂志，1997，13(7)：427-428．

[5]刘素峰CT影像质量的保证和控制[J]．医疗设备信息，2007(2)：87—88．

[6]mayo JR.High resolution computed tomography technical AspeCTs[J].Radiol Clin N Am.1991,29:1043-1048.

混凝土厚层碾压试验研究 篇2

由于性价比的优势,越来越多的水电站挡水坝采用碾压混凝土施工,但受碾压设备和密度检测仪器的限制,碾压混凝土(简称RCC)坝施工均采用铺料厚度约35cm、压实厚约30cm的薄层碾压工艺,一般大体积的RCC坝施工需较长时间,很难在一个枯水期内完成。有的工程为加快进度,在高温季节继续浇筑混凝土,为避免大体积RCC产生温度裂缝,必须采取温控措施,增加了施工成本;有的工程为确保RCC坝的质量,在高温季节停止混凝土施工,使工期延长,同样造成施工成本的增加。另外,由于碾压混凝土层间接合面相对于本体混凝土属薄弱环节,其抗剪强度和抗渗性能相对较差,薄层RCC坝体的层间接合面数量多,影响坝体整体稳定性,增加了坝体的渗漏隐患。

通过对各种层厚碾压工况进行分析后,为突破RCC常规薄层碾压的限制,缩短碾压混凝土坝施工工期,提高坝体施工质量,本文采用新型垂直碾压设备和最新开发的厚层混凝土密度检测仪器,在云南马堵山水电站工地进行RCC厚层碾压工艺试验,检验厚层碾压设备和检测仪器的适用性,并获取合适的厚层碾压工艺参数。

1 主要设备和仪器

混凝土生产和运输:碾压混凝土利用马堵山水电站工程已建成的混凝土搅拌站(离试验现场约180m)生产,搅拌站配有2台1.5m3的自落式搅拌机;混凝土采用3台20t自卸汽车直接运输入仓。

混凝土平仓设备:SD16推耙机和ZX55UR液压挖掘推耙机各1台。

混凝土碾压设备:SD451垂直振动碾1台,其主要性能指标见表1[1]。

压实密度检测仪器:MC-4核子湿度密度仪(常规30cm薄层检测)、MC-S-24核子湿度密度仪(最大可测深60cm)、大型表面透过型RI密度仪(最大可测深50cm)、轻便式1孔式RI密度计(最大可测深100cm)各1套。

2 厚层碾压试验

2.1 RCC配合比

采用C9015三级配碾压混凝土,水泥强度等级为P·O42.5级,掺60%Ⅱ级粉煤灰(需水量比100%)、0.7%FDN-Ⅱ高效缓凝减水剂,细骨料为河砂(细度模数3.1),粗骨料为河卵石。

混凝土配合比按体积法计算,混凝土含气量按1.5%计,配合比见表2。

2.2 场地布置

设4个试验块11个条带,其中3个试验块面积135m2(9m×15m)、1个试验块面积195m2(13m×15m),总面积600m2,每个条带布6个密度检测点,布置见图1。试验前,将场地平整、压实并浇筑30cm厚C9015碾压混凝土垫层。

2.3 碾压试验及结果分析

分别对1#~4#试验块进行碾压,碾压试验的卸料、平仓、碾压、检测采用流水作业方式进行。分多层铺料时,在下层铺料后用推耙机平仓完进行上层铺料,多层铺完平仓后再进行碾压。各条带内碾压搭接宽20cm,每个条带碾压完,约10min后进行压实度检测。为防止相互影响,不同仪器对同一点位检测,实际相距约30~100cm。

(1)1#试验块碾压及检测结果

1#试验块铺料总厚度为108cm,压实后层厚100cm;分二层铺料,每层铺54cm。碾压分A、B、C三个条带进行,其中A条带碾压遍数为2-8-2(即静碾2遍、振碾8遍,再静碾2遍,以下同),B条带碾压遍数为2-10-2,C条带碾压遍数为2-12-2,见图1。压实度检测见表3。

从检测结果可知,当碾压遍数为2-8-2时,碾压面以下50cm的混凝土压实度有80%以上点位达到97%的要求;当碾压遍数为2-10-2时,碾压面以下75cm的混凝土压实度有80%以上点位达到97%的要求;当碾压遍数为2-12-2时,碾压面以下60cm的混凝土压实度有80%以上点位达到97%要求。

为进行验证对比,在C条带,用轻便式1孔式RI密度计在(5)号点位附近,自下而上连续检测压实度,其结果与以上检测数据基本一致,见表4。

(2)2#试验块碾压及检测结果

2#试验块铺料总厚度为82cm,压实后层厚75cm;分二层铺料,每层铺41cm。碾压分D、E二个条带进行,其中D条带碾压遍数为2-10-2,E条带碾压遍数为2-8-2,见图1。压实度检测结果见表5。

从检测结果可知,碾压遍数为2-8-2时,碾压面以下50cm混凝土压实度有80%以上点位达到97%的要求;碾压遍数为2-10-2时,碾压面以下70cm的混凝土压实度有80%以上点位达到97%的要求。

(3)3#试验块碾压及检测结果

3#试验块分上、下两层,共四个条带进行碾压,其中F1、F2条带碾压遍数为2-8-2,G1、G2条带碾压遍数为2-10-2;各条带铺料总厚度为54cm,压实后层厚50cm;分二层铺料,每层铺27cm,见图1。压实度检测见表6。

从检测结果可知,当碾压遍数为2-8-2、2-10-2时,其压实度达到97%的点数比压实厚度为75cm和100cm的还少,其原因可能有二:一是由于碾压遍数太多,造成过振,使压实度降低;二是三种新型厚层密度检测仪检测数偏小(从同时检测30cm深数据分析)。另外,从表6可以看出,F1、G1条带碾压行驶速度比F2、G2快,其压实度比F2、G2低。

注:(1)MC-S-24仪器钻杆长60cm,有些点位打好的孔,测杆不能放入到混凝土面以下60cm,故未测到数据;(2)轻便式仪器检测B-(2)点位时,在点位附近钻杆均钻不进混凝土,未测到数据;检测B-(4)、C-(2)点时,钻杆钻到混凝土面以下80cm时遇到混凝土垫层,即该点位混凝土实际压实厚度只有80cm。

注:由于MC-S-24仪器来不及率定及电压太低等原因,未对D、E条带进行检测。

注:大型表面仪器不能测量45cm深的点位,因其测量深度以10cm进位。

(4)4#试验块碾压及检测结果

4#试验块铺料总厚度为108cm,压实后层厚100cm;分四层铺料,每层铺27cm;碾压分H、I二个条带进行,其中H条带碾压遍数为2-10-2,I条带碾压遍数为2-12-2,见图1。压实度检测结果见表7。

注:MC-S-24仪器钻杆长60cm,有些点位打好的孔,测杆不能放入到混凝土面以下60cm,故未测到数据。

从检测结果可知,当碾压遍数为2-10-2时,碾压面以下60cm的混凝土压实度有80%以上点位达到97%的要求;当碾压遍数为2-12-2时,碾压面以下60cm的混凝土压实度有100%以上点位达到97%的要求。

为进行验证对比,在I条带,用轻便式1孔式RI密度计在(5)号点位附近,自下而上连续检测压实度,其结果与以上检测数据基本一致,见表8。

(5)三种新型厚层检测仪器的特点

三种新型的密度检测仪均能检测厚度超过30cm碾压混凝土的密度,检测速度基本可以满足实际施工检测的要求。

M-S-24型核子湿度密度仪为双杆式,能直接读取密度值,检测一处30cm、50cm深2点密度约需9.5min;大型表面透过型RI密度仪为单杆式,不能直接读取密度值,测一处30cm、50cm深2点密度约需6.0min;轻便式1孔式RI密度计单杆埋管式,测一处30cm、50cm深2点密度约需12.5min。

双杆式检测仪因利用固定板打孔会对两孔间的混凝土产生预压,铁钎从孔中拨出后,两孔间的混凝土会少量回弹,使两孔间距缩小,造成间距固定的两根测杆很难插入甚至无法插入孔内;单杆埋管式检测仪,需钻孔后埋入钢管,而钻孔埋管速度慢,检测成本高,且埋管钻孔时易使孔周混凝土产生较大松动,对检测的准确度会有影响。

3 结语

采用新型的垂直振动碾和密度检测仪进行不同摊铺厚度(27cm、41cm、54cm)、碾压层厚(54cm、82cm、108cm)的碾压工艺试验,取得的密度数据表明,碾压合适的遍数、压实后厚度为30~60cm的混凝土,其压实度可满足质量要求。三种新型的密度检测仪(最大测深度100cm)能满足30cm以上厚层碾压混凝土在施工过程中的检测要求。考虑到一定的安全度,建议碾压厚度采用50cm(压实后)。相应的碾压工艺参数为:混凝土铺料厚度27cm,两次铺料后54cm,采用SD451垂直振动碾碾压2-8-2遍(即静碾2遍、振碾8遍,再静碾2遍),采用大型表面透过型RI密度仪检测压实度。

厚层混凝土碾压速度比常规薄层碾压快,但针对某一个特定的工程,其经济上是否可行,尚应根据工程特点、各种碾压检测设备、混凝土生产能力、工程总体施工进度等进行综合分析。

参考文献

论建筑中超厚大板转换层施工技术 篇3

某大厦由一层地下室、5层裙楼、30层塔楼组成, 结构设计选用厚板式转换层:即在第5层结构顶板处设一2.5 m厚的转换板, 通过厚板协调变形, 将上部6层～30层住宅剪力墙结构的荷载过渡转换到板下框架结构。转换板厚2.5 m, 板的竖向标高为22.2 m (板底) 24.7 m (板面) , 平面面积约1 200 m2, 钢筋总重约900 t, 混凝土总量约3 000 m3, 混凝土强度等级为C45, 转换板下结构设计中采用钢筋混凝土柱, 柱距尺寸为8.6 m×8.6 m。

2施工方案的选择

2.5 m厚板仅钢筋混凝土自重达2.5×25=62.5 kN/m2, 若一次施工, 靠下层楼面承受如此大的施工荷载势必将破坏下层结构。若采用分层卸荷载的方法, 即厚板的施工荷载靠各层楼面的变形协调来传递扩散, 则厚板之下的各层支撑和模板不能拆除, 这将占用大量的钢管 (约280 t) 和模板 (约6 750 m2) 。为了确保厚板的施工安全可行, 又经济合理, 我们经过分析计算, 确定采用设计所要求的二次浇捣混凝土的施工方案:转换板混凝土分两次浇捣, 第一次浇筑1.0 m厚, 待其强度达到90%后再浇捣第二层1.5厚, 第一层1.0 m厚混凝土的施工荷载利用第五层楼面承载, 并选用经设计计算的桁架支撑体系;第二次1.5 m厚混凝土的施工荷载靠第一次浇筑的并已达到设计强度的1 m厚板来承担, 转换板钢筋相应分两次绑扎。在第一层混凝土施工时, 采用钢桁架体系作底模, 直接将施工荷载传给下部框架柱, 避免下层楼板直接受力破坏。

3施工程序

根据厚板的特点, 平面上不划施工段, 竖向按设计的分界面分两次施工, 其总的施工程序如下:

楼面定位放线→搭设钢桁架、支设板底、侧模→底部钢筋绑扎→焊接角钢支撑→中部钢筋绑扎、安装预埋一隐蔽工程检查验收→第一次混凝土浇捣→混凝土养护及测温→混凝土施工缝处理→顶部钢筋绑扎→面筋定位放线一插剪力墙钢筋→侧面模板支模→隐蔽工程检查验收→第二次混凝土浇捣一混凝土养护及测温。

4施工方法

4.1 模板支撑

模板只需考虑第一次浇注1.0 m厚混凝土板时的施工荷载, 采用钢桁架和托架作转换层底模的支撑体系。钢结构平面布置取一个标准柱网, 如图1所示。

(1) 托架:

托架如图2所示。经计算, 托架压杆、拉杆件均采用2L125×10。

(2) 桁架:

桁架如图3所示。经计算, 桁架压杆、拉杆均采用2L100×8。

(3) 支座:

桁架和托架支座剪力约600KN, 采用在框架上设置混凝土牛腿支座, 在剪力墙位置直接留设洞口即可。

(4) 小梁:

采用“I”字钢作桁架上小梁, 选I30a。

(5) 木枋:

木枋截面尺寸为100 mm×50 mm, 间距取200 mm。

4.2 钢筋工程

4.2.1 钢筋绑扎

厚板钢筋共有四层钢筋网, 按混凝土的浇筑方法, 钢筋绑扎也分两次完成, 先绑扎第一次浇筑的1m厚混凝土范围内ϕ32@120和ϕ20@200两层钢筋网及暗梁下部钢筋, 待下层混凝土浇筑完并处理好施工缝再绑扎第二次浇筑的1.5 m厚混凝土范围内的ϕ32@120的两层钢筋网, 暗梁及剪力墙插筋。

4.2.2 钢筋支撑

采用L50×5角钢焊成支撑架支承中部和顶部的钢萌网片来保证厚板上、中层钢筋的正确位置, 同时, 起到抗剪作用。支架立杆双向布置, 间距90 cm, 此支撑取代设计图中的ϕ25@800×800支撑筋。支架横梁采用L50×5角钢间距90 em, 支架斜撑采用中ϕ25钢筋, 间距双向4 500 mm, 见图4所示。

4.2.3 钢筋连接

ϕ32钢筋的连接采用冷挤压套筒, ϕ20钢筋连接采用闪光对焊, 在现场绑扎时采用单面搭接焊。每一截面的连接接头数量严格按设计要求不得超过33%。

4.3 混凝土工程

4.3.1 主要材料

(1) 水泥:选用525#矿渣硅酸盐水泥。

(2) 外加剂:采用缓凝型减水剂FDN-SF, 掺量1%左右, 减少单方水泥用量8%左右。

(3) 粉煤灰 (一级) , 掺量10%, 改善混凝土和易性, 大大降低混凝土水化热。

4.3.2 混凝土搅拌和输送设备

设二台搅拌机, 混凝土的初凝时间控制为5 h～6 h。

4.3.3 混凝土泌水处理

大流态性混凝土在浇筑振捣过程中会产生大量的泌水, 故在最后浇筑部分的板底处预留排水口, 使泌水及时排出板外, 以提高混凝土的浇筑质量和抗裂能力。

4.3.4 混凝土养护

转换板混凝土养护采用蓄水法:在混凝土初凝后先洒水养护2 h, 再进行蓄水养护, 经计算蓄水高度为10 cm。

4.3.5 温度监测

为了掌握已浇注的大体积混凝土内部水化热发展情况, 采用电脑控制自动测温方法, 将热电阻传感器埋设于混凝土内侧测点观测混凝土内部温度变化情况。根据现场实际情况, 在混凝土的上、中、下三点各设一组温度传感器, 共设10组, 混凝土浇注后4 h～10 h, 每2 h测一次数据, 检测至混凝土最高温升值;然后在混凝土降温阶段4 h测一次数据, 7天后每8 h～12 h测一次。如有异常情况, 及时采取措施进行处理。测温结果表明:温差控制在16 ℃～22 ℃之间, 在允许范围之内<一般 (25 ℃) 。

5施工中的质量保证措施

5.1 留设抗剪槽

在两层混凝土之间留设抗剪钢筋和混凝土抗剪槽, 以使转换层整板结构抗力性能不因混凝土两次浇注而降低。为了保证两次浇注混凝土施工缝处的水平抗剪能力, 在第一次浇筑的1 m厚板面增设剪力槽, 抗剪槽尺寸:300×300×100 (深) mm, 双向@1000。可通过预埋木盒来实现。

5.2 预埋竖向抗剪钢筋

利用支撑角钢L50×5做水平抗剪和垂直受力筋。

5.3 增设钢筋网片

在第二次浇筑1.5 m厚混凝土下部增加一层中ϕ12@150的钢筋网片, 以提高结构的抗裂性。避免第二次混凝土因受先浇混凝土的约束而产生收缩裂缝, 有助于减少因水化热引起的温度裂缝。

5.4 混凝土施工缝处理

在混凝土初凝前涂刷一道高效缓凝剂一界面剂, 待混凝土终凝后立即用水冲洗露出石子。在第二次混凝土浇捣前施工缝再充分湿润即可。

5.5 大体积混凝土采取的特别措施

选材时选用水化热低的水泥, 选择合适的配合比, 尽量降低升温速度和温差;搅拌时尽量降低砂、石、水的温度, 降低坍落度损失;合理控制混凝土浇注顺序, 确保连续浇注, 防止冷缝出现;做好测温和混凝土养护工作等等。

5.6 实施效果

非等厚设计的路面结构层厚度评定 篇4

省道236线揭阳南河大桥至池尾段路面大修工程(以下简称S236线揭阳段路面大修工程)是对现有公路水泥混凝土路面进行大修,在不改变原公路等级和公路主体横断面宽度的情况下,旧路面经处治后充当底基层,通过加铺路面结构提高道路通行能力及服务使用性能。该工程按双向六车道一级公路等级标准建设,起于揭阳市榕城区东山,沿现有公路路线走向,止于普宁市池尾镇,路线全长36.274 km,设计行车速度80 km/h,路基采用现有路基宽度37.5 m,水泥混凝土路面宽30.5 m。

2 旧路面结构层及其现状

S236线揭阳南河大桥至池尾段旧路标准为一级公路,其旧路面结构层为25 cm水泥混凝土面层+17 cm水泥稳定天然粒料基层+18 cm泥结碎石底基层,由于旧路面结构层质量较差,通车后交通流量大且达15年以上,水泥混凝土路面板出现裂缝及破碎的情况较严重,大部分路段路况等级现评价为“差”,路面已进入大修期。

3 新加铺路面结构

S236线揭阳段路面大修工程采用多锤头破碎机或冲击压路机对旧混凝土路面进行处治,经压稳后充当路面底基层,然后在其上铺筑随相对横向坡率变化的非等厚设计的17～23 cm(该厚度指从原旧路面横坡1.5%调整到2%的标准断面的基层基准厚度)水泥稳定级配碎石基层,再铺26 cm水泥混凝土面层,该工程直接加铺水泥混凝土路面结构见图1。

4 现行路面结构层厚度评定的适用范围局限性

对于新建、改建公路工程项目,路面面层的横坡通常都是通过路基顶面或调平层来实现的,路面结构层的设计厚度是一个确定的等厚值,可以按照现行部颁《公路工程质量检验评定标准(土建部分)》(JTG F80/1—2004)((以下简称《评定标准》)的路面结构层厚度评定方法对各分项工程进行评定,却无法适用于类似S236线揭阳段路面大修工程采用非等厚设计的路面基层。

旧路加铺非等厚设计的路面结构层的厚度指标同样是分项工程质量评定的重要实测检查项目之一,本文结合S236线揭阳段路面大修工程的路面基层厚度评定实例,通过非等厚设计的路面结构层变换等厚路面结构层厚度评定的方式,在此基础上分析证明提出以现场实测结构层厚度偏差来直接实现对非等厚设计的路面结构层厚度评定,克服《评定标准》只适用于等厚路面结构层厚度评定的范围局限性,同时指出《评定标准》关于路面结构层厚度评定内容方面存在的“允许偏差”定义不一致的问题。

5 非等厚设计的路面基层厚度评定实例

5.1 等厚路面结构层代换非等厚设计的路面结构层的假设

5.1.1 基本假设与原理

由t分布概念及其理论基础确定的质量指标评定方法可以知道,路面结构层厚度评定结果仅取决于评定路段内全部n个单点实测厚度值偏差的情况,只要通过现场单点实测厚度偏差在等厚路面结构层代换非等厚设计的路面结构层过程中保持前后不变的做法,等厚路面结构层的厚度评定结果就可以适用于被代换的非等厚设计的路面结构层。

5.1.2 等厚代换非等厚设计的路面结构层的厚度评定方法

先假设一个基准厚度为Xd的等厚路面结构层(以J表示)来代换非等厚设计的路面结构层(以I表示),将非等厚设计的路面结构层的单点实测厚度偏差直接转为等厚路面结构层的单点基准厚度偏差,再利用等厚路面结构层的单点基准厚度值计算算术平均值与标准差,最后按照《评定标准》的路面结构层厚度评定要求对非等厚设计的路面结构层进行评定。

5.1.3 术语与符号

路面结构层厚度评定的有关术语与符号见表1。

5.2 路面大修工程基层厚度评定的实例

S236线揭阳段路面大修工程的旧路面横坡为1.5%,而新建路面的设计横坡为2%,这样形成在其上加铺的路面基层在横向断面宽度范围内具有相对坡率0.5%的线性变化厚度,旧路面横坡由1.5%调整到2%的标准断面基层的基准对应厚度值为17～23 cm,该直接加铺路面基层的厚度在横断面宽度范围内的变化情况见图2。

5.2.1厚度测试的选点方法

评定路段内基层厚度测试采取随机选点方法,首先在测定桩号区间段内决定测点所在断面,以具体桩号表示,其次确定测点在横断面上的位置,以测点位置离路面中心线的距离Li表示。

5.2.2 非等厚设计的基层的单点设计厚度Xd(i)

以横断面上的路面中心线处基层设计厚度值为23 cm,机动车道外侧边缘处基层设计厚度值为17 cm,根据相对横向坡率0.5%和测点位置离路面中心线的距离Li,计算横断面上不同位置的基层单点设计厚度Xd(i),即:

式中:Xd(i)是非等厚设计基层的单点设计厚度,单位为cm;Li是横断面上测点位置离路面中心线的距离,单位为cm;1 200表示由旧路面横坡1.5%调整至基层顶面横坡2%时,基层基准厚度17～23 cm所对应的标准横断面宽度,单位为cm。

5.2.3 等厚基层的基准厚度Xd取值

对于S236线揭阳段路面大修工程的路面基层,可以取半幅横断面厚度值17～23 cm范围的中间值20 cm作为等厚基层的基准厚度Xd。本文后面的理论分析将证实等厚基层的基准厚度Xd可以任意取值,它对非等厚设计的基层厚度评定结果没有影响。

5.2.4 计算等厚基层的单点基准厚度值Xj

以非等厚设计基层现场检测的单点实测厚度值Xi减去单点设计厚度Xd(i),计算出非等厚设计基层的单点实测厚度偏差ΔXi,即:

将非等厚设计基层的单点实测厚度偏差ΔXi直接作为等厚基层的单点基准厚度偏差ΔXj,即有ΔXj=ΔXi。所以,等厚基层的单点基准厚度值Xj就由其基准厚度Xd与单点实测厚度偏差ΔXi构成,则有:

5.2.5 算术平均值X与标准差S的计算

等厚基层评定路段内全部n个单点基准厚度值Xj按数理统计计算算术平均值与标准差S,等厚基层的算术平均值与标准差S的计算表达式分别为:

式中:X和S分别为全部n个单点基准厚度值Xj的算术平均值(简称均值)和标准差;n是评定路段内路面基层的检测点数。

5.2.6 基准厚度代表值XL的计算

等厚基层的基准厚度代表值XL为评定路段内n个单点基准厚度值Xj的算术平均值的下置信界限值,即:

式中:tα是t分布表中随测点数和保证率(或置信度α)而变的系数,可查表。高速、一级公路基层和底基层采用的保证率为99%;其他公路基层和底基层采用的保证率为95%。

5.2.7 非等厚设计的基层厚度评定

评定路段内的非等厚设计的基层厚度评定按等厚基层的基准厚度代表值XL和单点合格值允许偏差进行厚度评定,各等级公路基层或底基层厚度的允许偏差见表2。

当基准厚度代表值XL减去基准厚度Xd的差值在代表值允许偏差ΔXL范围内时(即XL-Xd≥ΔXL),则按单点基准厚度偏差ΔXi不超过单点合格值来计算非等厚设计基层的厚度合格率;当基准厚度代表值Xt减去基准厚度Xd超过代表值允许偏差ΔXL时(即XL-Xd<ΔXL),则相应分项工程评为不合格。

6 标准差S的表达式及其含意

6.1 标准差S的计算表达式推导

将上述式(3)Xj=Xd+ΔXi代入等厚路面结构层的均值X的计算表达式(4)中,则有:

上式中的也就是路面结构层评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值,以来表示,则等厚路面结构层的算术平均值的计算表达式化为:

上式(7)表明等厚路面结构层的均值X是由其基准厚度Xd与单点实测厚度偏差ΔXi的均值构成。将式(3)Xj=Xd+ΔXi和上式(7)代入等厚路面结构层的标准差S的计算表达式(5)中,简化得到标准差S的另一个计算表达式为:

式中:ΔX是评定路段内非等厚设计的路面结构层全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值,即。

6.2 标准差S的表达式含意

1)非等厚设计路面结构层全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的的标准差S与等厚路面结构层的单点基准厚度值Xj的标准差S是同一个值,两者是完全一致的,都可以由评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi计算得到。

2)式(8)表明,标准差S只跟单点实测厚度偏差ΔXi有关,而与等厚路面结构层的基准厚度Xd、单点实测基准厚度值Xj和均值都无关。这一点从标准差S的概念定义也可以知道:标准差S表示各检验值离散波动的程度,它是概率分布曲线的形状参数,其大小反映曲线的宽窄程度,与均值所决定的位置无关。

7 路面结构层的厚度评定

7.1 路面结构层厚度合格评定标准条件

非等厚设计的路面结构层变换为等厚度路面结构层以后,按照《评定标准》的附录H对等厚路面结构层厚度进行评定时,等厚路面结构层厚度的合格评定标准条件表达式为:

式中:XL为等厚路面结构层的基准厚度代表值,它是算术平均值的下置信界限值,见式(6);Xd为等厚路面结构层的基准厚度;ΔXL为《评定标准》的路面结构层实测项目内的厚度检查项目的代表值允许偏差。

将等厚度路面结构层的均值计算式(7)代入基准厚度代表值的计算式(6)S中,则有:

再将上式(10)代入式(9)中,简化得到以全部n个单点实测厚度偏差ΔXi及其算术平均值表示的路面结构层厚度评定合格判断式,即:

式中:ΔXL为厚度代表值允许偏差,各等级公路的路面结构层厚度代表值允许偏差见《评定标准》的路面结构层实测项目的厚度检查项目栏;与S分别是路面结构层评定路段内的全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值与标准差,它们的计算公式分别为:

7.2 路面结构层厚度的评定及其合格率的计算

路面结构层厚度评定满足合格条件判断式(11)时,则按单点实测厚度偏差ΔXi不超过单点合格值允许偏差来计算厚度合格率;路面结构层厚度评定不满足合格条件判断式(11)时,则相应分项工程评为不合格。

8 结论

1)标准差S只跟单点实测厚度偏差ΔXi有关,路面结构层厚度评定合格条件判定式实质上唯一考察的就是单点实测厚度偏差ΔXi的情况。由于等厚路面结构层没有改变单点实测厚度偏差ΔXi,因此根据合格条件判定式(11)对等厚路面结构层做出的厚度评定结果适用于非等厚设计的路面结构层。

2)无论等厚还是非等厚设计的路面结构层厚度评定,都可以根据评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi计算其算术平均值与标准差,对照《评定标准》的路面结构层实测项目的厚度代表值允许偏差和单点合格值允许偏差的要求,按厚度评定合格条件判断式(11)进行评定,并计算合格率。

9《评定标准》关于路面结构层厚度评定内容方面的存在问题

《评定标准》的路面结构层实测项目对厚度代表值的允许偏差的定义是计算代表值减去规定代表值的差值,例如表2所示。但其附录H(路面结构层厚度评定)的第H.0.4条以文字表述路面结构层厚度合格判断标准条件时,其内容对厚度代表值的允许偏差定义是规定代表值减去计算代表值的差值,前后两处厚度代表值的允许偏差定义是不一致的,二者刚好相反,其附录H第H.0.4条的文字内容表述不够严谨,建议《评定标准》在以后的修订时加以更正。

摘要：针对旧混凝土路面加铺非等厚设计的路面结构层的厚度评定问题,结合路面大修工程实例提出非等厚设计的路面结构层变换等厚路面结构层的厚度评定方法,分析论证得出以单点实测厚度偏差实现路面结构层厚度评定的合格标准判断式,克服现行部颁质量检验评定标准仅适用于等厚路面结构层厚度评定的范围局限性,并指出其关于路面结构层厚度评定内容方面的存在问题。

关键词：路面结构层,厚度,评定,路面大修工程

参考文献

[1] JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准(土建部分)[S]