Utvärderingsmetoder för bärighetsmätningar : En litteraturstudie

Statens väg- och trafikinstitut(VTI) Fack © 58101 Lkaplng i St i Nr 65 : 1977 National Road& Traffic Research Institute - Fack : S-58101 Lmkopmg Sweden $ l $ i

Utvardermgsmetoder for barlghetsmatnmgar

- ps See

-en

Iltteraturstudle

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) ' Fack - 581 01 Linköping Nr 65 ' 1977 National Road & Traffic Research Institute - Fack - S-58101 Linköping - Sweden

Utvärderingsmetoder för bärighetsmätningar

- en 'litteraturStudie

FÖRORD

Föreliggande rapport, som bygger på en litteraturstu-_die, beskriver olika utvärderingsmetoder för

bärig-hetsmätningar. Syftet är att det häri framlagda mate-rialet skall ingå vid utarbetandet av en svensk metod. Projektet har finansierats av Statens vägverk.'

Linköping i december 1977

Per Simonsen

I N N E H Å L L S F_Ö R T B C K N I N G

Sid

1.

INLEDNING

1

2. BÄRIGHET l

3. UTRUSTNING FÖR MÄTNING AV BÄRIGHET 2 4. UTVÄRDERINGSMETODER VID BÄRIGHETSMÄTNINGAR 5

4.1 Deflektionsmätningar \ 5

TRRL, Transportation and Road Research

Laboratory, England 5

WES, Waterways Experiment Station,

Mississippi - 9

SV, Statens Vejlaboratorium, Danmark 11 Department of Transportation, Kalifornien 12

4.2 Mätning av krökningSradien 14

LCPC, Laboratories Central des Ponts et

Chaussées l4

National Institute for Road Research,

Sydafrika 22

4.3 Mätning av deflektionen i två punkter 24

SHELL, 24

Dth, Danmarks tekniske höjskole, Köpenhamn 27 4.4 Mätning av deflektionen i mer än två punkter 33 Department of Main Roads, Australien 33

VTI, Väg- och Trafikinstitutet, Linköping 34 Traffic and Roads Division, Groutmij,

Holland 36

I N N E H A L L S F Ö R T E C K N I N G

Sid

Utah Department of Transportation, Utah 36

Veglaboratoriet, Oslo

_.

₃₈

4.5 Övriga mätmetoder ' ₄₀

Washington State University ₄₀

5. _{KOMMENTARER OCH SAMMANFATTNING »40}

6. _{FÖRSLAG TILL VIDARE FoU 42}

7. _{LITTERATURFÖRTECKNING 44}

1. INLEDNING

En väg är en konstruktion som i och med att den an-vänds bryts ned av trafiken. Företas därför inte ett omfattande underhåll i tid, kommer det betydande_kapi-tal som samhället har investerat i vägnätet att

för-störas.

Samtidigt finns ett ständigt behov av förbättring av vissa delar av det befintliga vägnätet så att tyngre trafik kan tillåtas, varför en rationell metod för vägförstärkningsåtgärder är särdeles angelägen.

Som en del i en sådan metod ingår att kunna mäta bä-i righeten på en väg, dels för att man ska kunna välja ut de vägsträckor som är i störst behov av förstärk-ning, och dels för att mätresultaten kan ingå i dimen-sioneringen av förstärkningen på aktuell vägsträcka. Problemställningen är inte ny. Världen över finns en mängd utrustning och metoder för bärighetsmätningar, som dock var och en hänger samman med hur bärigheten

kvantifieras.

2. BÄRIGHET

Hur definieras en vägs bärighet? Det kan tyckas vara ganska enkelt men så är inte fallet, vilket framgår av den mängd förfaranden som finns världen över.

I Sverige anger BYA överbyggnadskonstruktioner för 0-lika trafikklasser, vilka därmed kan sägas vara ett bärighetsmått. Samma princip används i Frankrike av LCPC vid förstärkning [1]. Samtidigt anges för alla vägar en max tillåten axellast/boggilast, vilket också

', är ett uttryck för bärigheten - dock med en ganska grov'gradering.

mera nyanserade metoder, som alla bygger på

elastici-tets-teori, använder termen ekvivalenta antalet lO ton

axlar (N10) till dess vägen är i behov av en förstärk-ningsåtgärd. Här måste man emellertid känna till de elastiska parametrarna för de i vägen använda materia-len samt undergrunden, och för att få fram bärighets-värdet måste en omvänd dimensionering företas.

Till sist finns en rad olika metoder vilka uttrycker bärigheten som mätvärdet från en speciell

belastnings-mätning - ofta en deflektion, eller som en kombination. av flera mätvärden, såsom "Base Curvature Index",

för-kortat BCI (se senare definition). Översättningen av mätvärdet från en belastningsmätning till en trafik-mängd (bärighet) skapar naturligtvis problem. Man

för-söker beskriva resultatet av en långvarig och kompli-cerad fysisk process - vägens nedbrytning - som beror på en rad olika faktorer, med hjälp av en enkel mät-metod, vilken ändå kan vara nog så sofistikerad.

En mera detaljerad genomgång av några utvärderingsme-toder kommer längre fram, först ska dock sägas några ord om utrustningen för bärighetsmätning.

3. UTRUSTNING FÖR MÄTNING AV BÄRIGHET

Stor fantasi har använts när det gäller utvecklingen av utrustning för bärighetsmätning. Det finns allt från ganska små lätta vibratorer för Våghastighetsmät-ning upp till stora tunga fordon - som den sydafrikan-ska HVS (Heavy Vehicle Simulator), med ett fram och tillbaka gående hjul monterat under sig (vikt 30 ton)

[2]. Översikter över olika typer av utrustning har

gjorts bl a i [3], [4], [5] och jämförande mätningar inom Norden för ett antal utrustningar har tidigare rapporterats i [6], [7].

I tabell 1 är de mest använda utrustningarna för bä-righetsmätning angivna. För en mera detaljerad be-skrivning hänvisas till [3].

Tabell 1. Användning av utrustning för bärighetsmät-ning i OECD-länderna [4]. ' l 4 ' 2 r 7 ' i s | i I 0 U) . _{L Q m} m ;ca v a m 2: 2 .<

5

:å i: 53

Classes Country å < ä i . än i; Z å ä å ä xand Types Of S 3 3 i E? S 5 m 3 H Q 5-4 5-4 E-I

Equipment

_{å :i E}

E 2 2

_{E ?E s}

< ;Då

_{H H}

§4

_{e z 2 m m m å ä}

23 ä ä ä ä ; H H

a - Caoital iiñested:

Deflectograph 01 2A 1 24? 11 1F 1 4F 1 9A

Defleotograph 05 1I_ 1OF

Benkelman beam XF KA 55? XA'XI 12F 400A 5A;30F 1I 1I§x 25A

Danish Deflectograph 1? f

Falling Weight i

Deflectometer 16A 2A ÖF'

DYnaflect ?A 21 1F 1 g 101

Road Rater 6A f SOF

Bearing Plate 20F 10A 55? 15: XF 150A 51 10 5A:

Drop Hammer ; :41

Light vibrator f §10F 10A 2F 1A I

I 1 x

In this table the figure ináioates the number of units. An X indicates that there

are one (or several) such apparatuses in the country concerned. The use made of the equipment is indicated by a letter:

I - lnfrequent; A - Average; F - Frequent.

Den utrustning som man troligen kommer att använda i Sverige är fallvikten, varför de i det följande be-skrivna metoderna belyses med hänsyn till användbar-heten av denna utrustning.

Den första fallvikten utvecklades i Frankrike i början

på 60-talet. Senare har en mera funktionell modell

konstruerats, saluförd av Phønix, Danmark, vilken har

automatiserats av Shell [8]. Den senaste utvecklingen har gjorts i Sverige av 0 Tholên, som har omkonStrue-rat fallvikten till ett två-massa-system och försett den med ett helautomatiskt styr- och

datainsamlings-system [9].'

Fördelarna med användning av fallvikt vid bärighets-mätningar är att:

1) den ger en relevant belastning vad beträffar

frekvens och storlek,' 2) den är non-destruktiv,

3) den är relativt billig i anskaffning och drift,

4) den kräver endast en man,,

5) den har relativt stor mätkapacitet,

6) mycket kvalificerat forskningsarbete utanför Sverige satsas på den (bl a Shell, Dth). Svårigheterna man stöter på vid tolkning av resultat från en bärighetsmätning, detta oberoende av vilken

metod som använts, är att:

l) Vid tidpunkten för mätningen råder ett visst temperatur- och fukttillstånd, vilket ändras under året - ja även från år till år. Framför allt registreras tjällossningsförhållandena inte alls ifall mätningen äger rum vid en annan tidpunkt än under tjällossningen.

2) Mätningarna sker i punkter, och eftersom bä-righeten varierar kontinuerligt i Vägens

längdled är det inte säkert att svaga partier,

där vägen naturligtvis först går sönder regi-streras.

3) Det krävs ett ganska omfattande empiriskt ma-terial i form av mätningar som underlag för en värdering, vilket kan ta årtionden att

TRRL

det av naturliga skäl saknas erfarenhetesun-derlag.

Detta erfarenhetsmaterial är svårt att

över-föra till Sverige från andra länder, där kli-nmat, undergrundsförhållanden och

konstruk-tionsmaterial är annorlunda - detta måste man

själv inhämta. '

Däremot kan troligen med fördel vissa utvärde-ringsmetoder beskrivna i det följande helt eller delvis användas på svenska förhållanden.

4. UTVÄRDERINGSMETODER VID BÄRIGHETSMÄTNINGAR

I det följande har utvärderingsmetoderna uppdelats efter vilken fysisk storhet som mäts. Det enklaste fallet är när metoden uteslutande baseras på mätning av deflektionen i belastningscentrum.

4.1 Deflektionsmätningar.

Den av Benkelman utvecklade bärighetsmetoden är den i

världen mest utbredda och den metod med vilken det största erfarenhetsmaterialet finns. Därför korreleras

ofta nya metoder till en Benkelmanmätning. En automa-tiserad Benkelmanbalk, La Croix deflectographen, an-vänds bl a av väglaboratorierna i Frankrike och Eng-land. '

Det engelska väglaboratoriet, Egåg, kom 1973, [10],

[111, med en fullständig förstärkningsmetod som bygger på lång tids erfarenheter från ett stort antal prov-vägar. Metoden justeras fortlöpande på basis av nya resultat [12];

Med vetskap om deflektionen, uppmätt med Benkelmanbalk

Ove ri ay th ic kn cs s (m in)

eller La Croix deflectograph (konverteringskurvor finns), och den framtida trafiken uttryckt i ekviva-lenta antalet standardaxlar (8,2 ton), kan tjockleken på förstärkningen enkelt bestämmas med hjälp av ett diagram. Diagram för olika bärlagertyper finns. Se figur 4.1 och 4.2. Korrektion för temperaturen görs med hjälp av ett speciellt diagram. Se exemplet i ifigur 4.3.

250 _{Pavement deflection before overlay (mm x 10 " 2) 120 100 30 60 50}

i_ _/ I /

./ / /

_{/ /}

"

_l

40

/ / I I / l / / / / 2mi- / / / / / _// _/I , / 150 i- // // I 30 I I / / / /

/

/

100 >- _{l / 4/25'} / / /l // w t. _{// // 20} ...._ _ _ _ _ _ _ . . _ _ . . _ i _ _ _ _ . _ . _ _ _ __á___<._.. __z'. Minimum practical i thickness of Overlay f 0 1 I I i i i i i i i i i l 1 0.6 0.8 1.0 , 1.5 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 40 50 60

Cumulative standard axies (x 10°)

Figur 4.l Förstärkningsdimensionering enligt TTRL-metoden. Bärlager: grus och asfalt [12].

O vul d y lh øc kn es s ( m m )

250 Pavement deflection before overlay (mm x 104,) 120 100 80 60 50 40

4'/ / / / I / / I / l / / / / , 35 / / / / / I 200 - _{/ / / //} / / I / / / / // // // 150 - _{x // // /,}/ 30 / / / / / / / ,l / 100 »_ / / / / l _' / / ₂₀ / l /l ,0 / 50 _{-z_ _ _ _ _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .._}/ _{..-_/_,_.._.__.. -e_ _ _ . _ _-}/ / '1 Minimum practical :- -J thickness of | overlay ; 0 l i 1 I i 1 i l l i 1 F I 2 1 L 1 1 i i l 0? 03 04 05 06 081.0 15 2 3 4 5 6 3 10 15 ?G 30 40 50 50

Cumulative standard axles (x 106 )

Figur 4.2 Förstärkningsdimensionering enligt TRRL-metoden. Bärlager: cementstabiliserat grus

[12].

140 130

120 /

110 57°ken lines to be used_{where surfacing is badly} / .4_

crucked or crazed

\

\

\ 1

100

\

I f 90 A// 7 d 41', / . I J* / I / no ,l l.

" w

x I,

;//

/I I

'"

,I E I/ I | I .5, l 7/ ' /I i g 70 /: / | .. / I / 3 , ,I / :l/ ä 50 'II 'V 8 . 50

3x

\ \ \ t : < \ L

\\

°

\

\

\

\

\

/ b / I 40 'I , o' : '4/ øF"ø'T | I 20 1

Normal working range

...-1 t 5 3

I

10 .---I 0 5 10 15 20 2 0 Temperature ('C)

RELATION BETWEEN DEFLECTION AND TEMPERATURE FOR PAVEMENTS W|TH NOT MORE THAN 200mm OF BITUMINOUS MATERIAL

OF WHICH AT LEAST 100mm IS ROLLED 'ASPHALT

Figur 4.3 Diagram för korrektion av deflektionen med hänsyn till temperatur [10].

WES ,

Ett exempel på en deflektionsmätning på en vägsträcka före resp efter förstärkning visas i figur 4.4.

,1.

Subgrade F.__. Sand L Fm Sand :1,: Mar! F_\ Fm.._.4._ gm u... . _._I

A _ ' a ' I 100 I: å Initial deñection . ' 1 \ 4 _{1 "' I'\} N. . _{f 1"' :H} 0 30, ,1 Target de-Hectson ' ru |" ' 1. \ "- a . l - for over|a\s ,\ .x 1 1 | I, \ l

2

_{so Al \}

m

_{' ' ' v' *X}

;m '

--r--w

_I

.

_{i FN ,« a'}

g I ' v vx ::

_{' M}

F 17 5 . ' \ r1 *U ' A ' A I 'L'w't h 5' ' ; z_{*- vd}41"_{1 »} m\n _{A A} a_i n_{, . ,H Y :I l i}a\\ nm/_\ : § I ' \' \' s- \ z ^ A , \ ' M | ' ^ * T .i »« 'guy / a »u , 1.: . t f ' \ v V | I . U . . . ..._..._.._.'_.__.._.__.._.__7'__ g . Check deflecxion q :Z ?OI survey 4 L_ ;her strengthening oL_ ' L A 1 J J 1 4_ i 0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2 25 Sxéenmwg Distance (km) measures \

. .molemented I; '00 vi. R 51x41ml1. 53 _åh_ 1'00 4 P 'En

2 years Sater vw I O

__ 100 R 75 50 100 I

Recommended 7-' 4: *4ng 4= 'Are :11: R 1,1; v

.-100 ( Thickness of Reconstrucl with dense 75 § rohed asphalt R bitum'en maC'uddin under L 50 oven'av (mm) ?00mm of asphalt surfacing

Figur 4.4

ning [12].

En ekonomisk optimeringsmodell, där den här metoden ingår, förväntas att bli publicerad

1977.

På Waterways ExperimentStation, Vicksburg, svarar för utvecklingen på flygfältsområdet amerikanska luftväsendet, framtogs i början let en vibrator med en maximal stötkraft på

Deflektionsmätning före och efter

förstärk-omtalade under vilka an-inom det av 70-ta-7257 kp. Dess användning har beskrivits i [13]. Belastningen,

som har frekvensen 15 Hz,

VTI MEDDELANDE 65

lU

med diametern 45,7 cm; Bara.sjunkningen i belastnings-plattans centrum mäts.

DSM (Dynamic Stiffnesstodulus) sätts lika med kraften dividerad med sjunkningen, som eventuellt korrigeras till att gälla för standardtemperaturen ZlOC.,

I figur 4.5 visas ett exempel på hur man för en be-stämd undergrundstyp kan avläsa nödvändig förstärkning för ett givet DSM-värde.

:xcsrme surrusss- "'/em

sopa 2000 1000 _

75.0 _{usa s :mc roa MLA,}. T T *₃ 30

nn; MRPORT n :so-c : :i I m I 1 a 02.: 4 i ; S ,5 *g ' r i i ? .I ' I " 'DF I 1 i r - SOO < I ,o 2 :I 29551 i i . i I :13 a 2'* ' 3 U

in

0

-:

Eä

b-'O 0? U 'U _ I IS 4 _,, 37s< . Y ^ *1 V' ;3få '1 l v& f; | ;3u.. 2 > - <9 \ > _ oli.3 1 4-/8 ' w 'f o I3 ° 250 < ' i '0 -.êa . I N; 5 _i_ i _-- - ..--I 1v 3 i i 5 i A :i : vc: : k / å :2.5 < \ ' ' k 7 5 //o' I . i i 0 2.000 :530 :200 500 o EXlSTING STlCFNESS' '(195 'N ana»- roa is' ansats? 'mcusss Yvøc

:23300 :2:05 caslsu .WE 41'- 0594 .a |""/cm :c 5?? .ip/.p

Figur 4.5 Exempel på förstärkningsdimensionerings-diagram enligt WES [13].

Kurvorna har i det aktuella fallet beräknats enligt CBR-dimensioneringsmetoden.

I en del svstematiska bärighetsmätningar används def-lektionen som bärighetsmått - detta gör också Statens Vejlaboratorium i Danmark. Som ett resultat av det på-gående, mycket omfattande normarbetet har framkommit ett förslag till prioritering och dimensionering av "förstärkningsbeläggning" [14]. Häri föreslås att det

i figur 4.6 visade diagrammet används vid prioritering

av förstärkningsåtgärder. I detta rubriceras Vägen ha god, någorlunda eller dålig bärighet. Deflektionen

mäts med deflektometer,

manbalk. Den korrigeras till standardtemperaturen

fallviktsapparat eller Benkel-ZOOC och jämförs med årsdygnstrafiken, uttryckt 1 an-talet ekvivalenta 10 ton axlar per körfält.

i

i

Jani. ,

i ' 'i' | .. I , .

1 RELAT'V VURDERING AF VEJES BEHEEVN - PÅ GRUNDLÅG AF DEFLEKTIONSMÅUNGER

l .ä ,1... .i t , 1. ' .' å..å. ' ' . . I..

-4': l-:ç. . I: . lülv

-Området mellem god og dädig bero-evm angivet nogenlunde hmm.

19., :'h 51.* i: lwe! < ,47 |,. :I

;' '?T?'!Ii*"=l' :är:

2 3.4 607.010 2

Relativ värdering av bärighet enligt den danska metoden [14].

Figur 4.6

xxørümxm

af'lans-;Drunjon

För var och en av de tre bärighetsgraderingarna har ut-arbetats handlingsprogram, vilka skiljer mellan vägar med låg trafik och övriga. Är det problem med bärig-heten företas för båda vägtyperna en_okulär besiktning och upptagning av borrprov. För typen öVriga vägar görs även en grundlig undersökning med plattbelastning på varje skikt, efterföljt av en analytisk dimensionering. Vid låg trafik används kurvorna i figur 4.7 som

under-lag för dimensioneringen.

Förutsättningen som ligger till grund för beräkningarna är ett två-skiktssystem där det utöver deflektionen krävs kännedom om bärlagrets skikttjocklek.

Deflektometern [6] ger dessutom vid alla mätningar upp-lysningen om krökningsradien, vilken dock ännu inte in-går i någon officiell procedur för bärighetsbestämning.

Föreslagen metod förväntas komma att ingå i de danska

normerna .

I Kalifornien där mätningarna utföres med "California travelling deflectometer" används kurvorna i figur 4.8. Deflektionsmätningar kombinerade med en okulär bedöm-ning används dessutom vid dimensioneringsmetoder i Oklahoma, Texas och av Asphalt Institute [15].

13 .1 '. '. 2. '.

udçâi

MN

!

-*

ä 1 I I li; M h u -.. "l ;1 ;\ 1. .. ." ;v I: gi r 1' G .,

'i

X . _ , - . -. . i . i. . . -.- ... v .. B . , . 1 . . _. . .. . -.-.7 .. . .. . . _{.. .}. _v ._{. .} ._{. .}V i . . . A. 4 . . .. , . . . r i . . . . .- . ..-., .7

an

'

- l 2 M '

n

_..._ -,.

"§00 'Stabilt gin; (SG iir-'j .. ;_27

50 i '- j ' - 'j _ a'ööfsaagrfmgadâäsm «;_;;;jl:gg;ST-'i-v50. ; , ; ; . ;"I'qéölçéêégêáêgsqm:s. çur22:":::__e--.__.-.-_...___._.__..__.. 1 | . - 5000 Mmm?- (INN/m . n .. ;ri-"'15'Fiffiigrêim . : . . a; "1 'OHK'IL-ÃS'.: LD... ...än Cr_|;;..k;i;'.k§;l:iåj'iz ' H l . ': Hc" V . . . . . . . . Figur 4.7 Förstärkningsdimensioneringsdiagram för vägar med låg trafik enligt danska normer

[14].

LCPC O 0 0 I N ( m partum 0! IccvomeruL 050 040 030 ACOV ER LA Y THIC KN ES S REOU IR ED (m 3 O OIO TRAFHC woex nu

o APPROXIMATES WASHO BENKELMAN BEAM METHOD

b Tv i. 8 90 (EOUIVÅLENT :g: ÅXLE LOADS) 0,119

Ejgnr 4,8 Nödvändig asfalttjocklek för reduktion av deflektionen, utan korrektion för tempera-turen, enligt [16].

4.2 Mätning av krökningsradien

Genom att även mäta krökningsradien vid en bärighets-mätning erhålls en betydligt bättre information om vägkonstruktionen i fråga.

I Frankrike på LCPC (Laboratoires Central des Ponts

et Chaussées) har sedan mitten av 60-talet mätningar

av deflektionen (d) och krökningsradien (R) med La

Croix Deflectographen gjorts [17]. Deflektionstratten kan approximativt uttryckas [18]:

1 + 2R -d

där R = krökningsradie i belastningscentrum d = deflektion i

x = avstånd till_

Man är intresserad anR - d och plottar R mot d. Re-sultat från mätningar på överbyggnader med kOnventio-nella respektive cementstabiliserade bärlager visas i figur 4.9 och 4.10.

Produkten R*d kombinerad med deflektionen föreslås

an-vändas som ett bärighetsmått. Vid indelning i

bärig-hetsklasser har R°d gränsvärdet 4 500 resp 15 000 för Överbyggnader med asfalt/grus- resp cementstabiliSe-rade bärlager.

I [18] används Ci som ett bärighetsmått enligt tabell

2. .mm 300 200

,

to . ' !

*W " 'v l 5; i':l : i 50 30 10 14..-...,_54 . . - -..__...._..__. .. . ..-i -..-o-_0..._m 1 v - _. _.+_ -.-.._ 4+-_1_ 30 10 50 100 200 300 SCC W dé'ltxion en ', ,703mm

_-Figur 4.9 Resultat från mätningar av krökningsradien och deflektionen enligt LCPC-metoden på konventionella överbyggnader [18].

RU )\ L000 3000\ 2000 1000 200 100 défksuon en 1/100 mm

Figur 4.10 Resultat från mätningar av krökningsradien

Tabell 2.

och deflektionen enligt LCPC-metoden på' överbyggnader med cementstabiliserat

bär-lager [18].

Bärighetsklassificering för asfaltbelagda vägar med hjälp av krökningsradien (R) och deflektionen (d) enligt LCPC [18]. (d i

1/100 mm och Rd i m - 1/100 mm).

i _d I 100/ 200/ 300/ Emma? 200 300 400 >4OO

'Ra >

'4.500 C4 C3 02 C1 x mi< 4.500 C3 - C2 Cl : x

: reconstruction of a new to be

contem-plated. '

Dessa Värden har ritats in i ett R-d diagram i figur 4.11.

mm 300 200 100 70 53 30 10 30 40 50 100 300 600 W diflcxion cn1/100mm

Figur 4.11 Bärighetsklassificering enligt LCPC [183.

För övernggnader med cementstabiliserade bärlager har specialundersökningar rapporterats i [19], där resultat av 1) deflektion 2) R-d 3) Våghastighetsmätning 4) borrkärnor Visas i figur 4.12. VTI MEDDELANDE 65

lö

Madon då I Prodmt Rd I W lågor Carottagc

ESSA! A

'-' ' non destruch destructif

:2 C 0

1 10

Laban de réfémnco» ur 20

masa: trakbes de bonne

402.02_-GWM_V 2422:2._{V " 30}

40/100 kg :1 Å

déñexöon < 40/100 mm points figuratifs courbe de chauasée carotte imacte

dans la zone I tricouche bonne liaison

' V d |9 R G i 0 . _ A 0 Sous-damensmnnemem m -40/100 ' 10 coacha de base b_ n ' - . \ ^ PK b__--_- )\ 20

h ämm". quamé m. déñectogramme : mm ?ii/:ogrra'ååe bonne allan de courbe on constate le

. valeura e'paissour faible sous-dimensmnnemem

*- offram une prize' Irré- < 40/1100 mm

mm. voie 81

*- de bonne qualité périssant* . une de :Ohés'on ' par fatigue en raison du V°ie 82 sons-dimensionnemem ' sans Dane

de cohémon d '9 R4 'C-0 ÅO/HI) . I 0 0 c 0 D Dimmbrnnemen: __ . 0 0 v i s Minne correct r m ou ' 'o : : V- , 1 ' _ . .:': 77a _{4;* z Cj}

won Pk I V

end velour: parfois zone lll du aiagramme' mauvalse courbe ou

> 40/\00 mm |g FN absenco de courbe

-- avec 90m de cohé.ion d - C 1 0

ou

V V or

40/100 (bo - 'O

- m pen: de cohésiow_{min en aauvre en une} ;1411111144 _:,9 Å 1 20

pa en grosse pame

cout-.he dans la zone l boom courbo 0

V 4 1 c

-Ill " 0 00

V

%

C3

b-.mise en ceuvre en deux Isak 0 D

couches (dont unc de identique au ca; 00

--moms de 15 cm) precédent '9 run ou I'autre O 0

en grosse panie des deux cas " 20

dans Ia zone Il précédents

' h . out-be

d .Q R I 4 C ongnfieme': O .

"I ll brunch: befann I!? '0053

' _{40/100 H ,feg /r-*w--ñ-} 1_°

Interface déficm *P'_-_-Jllljllljjjjv qgA / 4 m 3

PI ' i? * Ä

Le point rouge mdlquø I'm! dant l'hterprétation est sans equvvoque; II angr-.ale done ua 8858! Mpondénnl par rapport aux amma. ce quu ne sigmhe pan que les aulres som inuuloo. Nous annons ?attention sur le fait (wa :

- tous les osun- son! Mannen pour Pandy.. de la chaussée. - (bus les Gaaah som indiapenubles- pow la 'echo-che d'une solution.

-- l'lnterprémton n'cst pas dissoae'e de I'elamen wsue: que nous n'avum pu' fan figuver lci.

Figur 4.12 Resultat av undersökningar på cementstabili-serad överbyggnad [19].

R-d diagrammet kan i det här fallet inte entydigt be-skriva bärigheten utan måste kombineras med andra

un-dersökningar om en fullständig klarläggning av

till-ståndet i överbyggnaden önskas.

I [1] där den senaste franska förstärkningsmetoden be-skrivs, används över huvud taget inte krökningsradien. Däremot kompletteras deflektionsmätningarna med upp-lysningar om dräneringsförhållanden, skador, borrpro-filer, tidigare förstärkningar och trafik i ett s k "route diagram", se figur 4.13.

VT I ME DD EL AN DE 65 F i g ur 4 . 1 3 " R o ut e d i a g r a m " f r ån L C P C [1 ]. Posts CMS Pawmewt t ho'

Def! ectmn measur

m+2c1

on. 00 ...lungan-MI: Ha;

Llnl tiil-nd: M." a ?wa-;e Cracks Shipping Du'ormations af nu! 0G . J f a un zt p t 1 6 u3 ' n u' Ii a i m c o n -w' -m (Q N p ! O i j Bodings or Theoret N: al structure U L.. 3 44 'S t_ .ou U! C 0 VI ä 4.; H E 5. 2 .E '6 0 0 Observatnons Ovzerlzy Shoulder or new pavcmmt uo um o s p a zd o p v Draénagc Intotsectjoq Lif! 0691 i; l 3 ! dnsslnb z v ' bgnaüon

unga :som IO/'w' Umcnonm 1

ROC p/ÅO musikern

i

I

mitt. ;M

.1

.Avxett handlingsprogram, figur 4.14, framgår vilka åtgärder som bör vidtas.med kännedom om deflektionen, överbyggnadens kvalitet och tillstånd samt

hittills-varande underhåll.

, GROUP I GRQUP I Diagnosis : orientation for Use of Gerlection for division

3 _ ' division into uniform sections inio uniform zones and chOice 0*

l Structure Apparent _Maintenance and choice of solutions. Solutions.

; Deflection ConditiOn

HD PD D GC DT _ m_

I Route is divided into uniform sect\r

I) High 'X x YES based upon deflecticn valuel4n014S),

each section is assigned a c'asr C3 i cording t: föllowing corresponcenrp

There is agreement between deflection v .4

3 and other Derêüetcrs for establishing Ã"T5;5O {%0_75 T35_IJOAHCO_1SC 150_208 7:_J_r

diagnoSis. ;er QCthn is used .0r _ CJ C1 C2 _ C3 C4 (5 *A

2) Low X X divwding rett: into "uniform sections I

and for choic: of solutions. I _ i . ,in

:Ä - Cj assoc1ated with traffic makes it. [4YES sible to find appropriate solutiw:6

n eacn technique in a *able of 3:';1w

i 31 Hioh X heck"nature and date of last mainte- After examination rcncerning Trabu:

' I 1 i' narce". Dressing may be a very recent iAY and state of last maintenance i!? H

; One which Conceals serious degradatiCn »E found frn: Visual exarination 15 ngt | 0' road before mark, br ray be a new szçn='icsrt, the preceding cerrespw

i pcorly designed pavement not yet high- denre is adopted and the same proceis N

f 1] degradec Ev traffic. followed For chOOSing the solutions.

l

-§4) Hth ;V X l what is inwolved is prcbably a defect Deflection may be used to located :c"r.

I ' related to one layer and not to ert-re (DYI exhibiting the particular defect norra,

1 structure. ?ns ;rzhlem is drebably not BE Solution may consist in remedying thtç »to overlag hv adding new layers but defect by eliminating its cause and,' ;to "neutral':e this particular defect this.case, it is irdependent if the jreflected by a high deflection the so- ceflection value. It m3/ sometimeszm»» ? ;lution of thcn may be indeoendent. sist of a new overley and8 in this care,

the correspOndence table lS used.

Sl LO: X x 3 Check date c' measurements : deflec. Deflection may be used, if no :the'

! tion is ioubtless not representative. nu means is available, for division inte Check moreover, that it is in fas? 4 genes. lt can not be 'sed to determine flex-ible pevement and in particular ii gp] ;tigng the preceding

cor-;eggpçrvdr-W-i the case of widening, wheter cement tacle can not be used even by applyiru

' treatment has been perfOrmed, for a seasonal increasirg cnefficient for

i i C*° Plto ' Geflecticn (dangerous parameter becaucv

: ! nn: :Crstant

L, 1 ₇

L '

-6) LOV A X E Case to be comnared with n°3. What is Geflection is not in relation 31th

involved is pvctac'y a defect in the EEE] de'ect *han* by Visual insoect1rn. t SUrface laye: leading to degradation

withOut endançering the szructure ä (improperly placed Surface dressing 0r

J E 1 mix of wearing course).

V i r s

Structure HD : well designed Aggarent condition 0 : degraded Maintenance LM : nature and date of last

- PD : poorly designed GC : good condition maintenance __ A'

F : freeuent (more than nu'üin

N : normal :

E:=:::t:==:=::::==::=::=====::=:=::::::=::::=:::22::::::::=::::::=:==:::=::===:::=::::rr:r?'::::':::::::::::::::::â:::::z:f::==á=:::==:;12:1 i

Figur 4.14 _{Handlingsprogram vid förstärkning enligt} LCPC [1].

Ändamålet med deflektionsmätningarna är dels att

upp-dela en vägsträcka i likartade delsträckor, vilka är

i behov av samma förstärkning, och dels att tilldela vägsträckan ett bärighetsvärde, från Cl till C

ligt figur 4.14.

VTI MEDDELANDE 65

Med ett räkneprogram, Alizé III (motsvarar BISTRO),

kan man beräkna tjockleken av förstärkningen, som är

beroende av trafikklass, från TO till T4, och

bärla-gertyp. För asfaltmaterial används de tjocklekar som erhålls ur figur 4.l5 (el, e2, e3 = tjocklek på game malt BG-lager = 5, l0 ooh 15 cm).

"" " '"' """""°"1 "' WWW " * 'v 5

l

I

C1 C2 C3 44 cs (6 ! Ti ...m ...M .--7-.. .. 1 1 . el e2 :23 el 62 83 1 G! e." i 23 I »21 1 e? " e3 ! 4 _ !

...ska _...._ .4-4- Juø - .-_A_ w -..'.Hq-...ym ___._. __ .. v 1

' 5 ' i .7 l to 1 17 12 19 i 12 18 15 I 15 2 i 8 a \ H .9 M ' 3 :c ; 4 L» | I __ ' M LM_ på", O_ krv* *4 " ' 2 ; 1 1' T1 15. + 5. t a 1? { LL' , .1k \ 9 i v (mr-'r \. 4 s i 4' ' a* 1 I | sr _>å .*_: a ,..I 1_{t '} '

L-..._.Le_...._...-.,_. - .5... ..-elfs- bi A... ...k . w. ,. _ 1

TE' i A + .F ? i :2 r - , 1; ' 6 or 14 (2ng e 1 A | 0 , ,_6 i \ .__ _i_ ... Q ;4. JQQ' .ne-4.- .JL/.4 1 , . . i ?3 t 1 I 12 1 12 I 9 1 9 e 6 V

.

g

1

i

.1- 12 H _{10 ;0} > 5

Figur 4.15 Nödvändig förstärkning enligt LCPC-metod

[1].

De_övre siffrorna betecknar tjocklek på BG-lager i cm, de nedre tjocklek på asfaltbetongslitlager ("wearing

courSe"), och'e ytbehandling ("dressing").

De skuggade fälten är fall där en helt ny konstruktion troligen behövs. Gränserna mellan de olika trafikklas-serna anges till:

' T4 T3 T2 Tl T0

Totala antalet fordon/dygn 1000 3000 6000 15000 För andra överbyggnadstyper, innehållande cementstabi-liserat bärlager eller slagg, finns motsvarande dia-gram, vilka har beräknats med tillämplig beräkningsmo-dell och aktuella E-moduler.

Jational rstiuue brltad ResearCh

ideüiika

Anmärkningsvärt är att LCPC's förstärkningsdiagramå bygger på elasticitetsteoretiska beräkningar.

Eftersom mätning av hela deflektionstratten kräver stor datainsamlingsutrustning och en efterföljande re-gressionsanalys är nödvändig, beaktar en del mätmeto-der endast deflektionen i två punkter, vilket är mät- I tekniskt mycket enklare, och härleder därur en krök-ningsradie [20] och [21]. Mätutrustningen, som är

gan-ska enkel, används i stället för den vid

Benkelmanmät-ningen använda balken och mäter skillnaden mellan maxi-mal deflektion och den på ett avstånd av l2,5 cm (från centrum), A. Deflektionstratten approximeras med en sinuskurva, varvid den minimala krökningsradien erhålls ur:

l = U2 A R ZZ

där A = differensen mellan deflektionerna K = dubbla avståndet mellan punkterna där

deflektionen mäts

Dehlen, från Sydafrika, har utvecklat mätutrustningen varför den kallas "Dehlen curvaturemeter".

I [21], där man avser denna approximativa krökningsra-die, föreslås kurvorna i figur 4.16 användas vid enkla fall av förstärkningsdimensionering, i kombination med kurvorna i figur 4.17.

Först avsätts en punkt i diagrammet svarande till den karakteristiska krökningsradien på den aktuella väg-sträckan (X-axeln), samt tjockleken på det befintliga asfaltskiktet

grundens E-modul bestämd, denna kan om så önskas av-(de streckade kurvorna). Härvid är under-läsas genom interpolation mellan de heldragna kurvorna. De två vertikala skalorna anger sambandet mellan hori-sontella töjningen i asfaltskiktet och antalet belast-ningar, härifrån dras så en horisontal linje i

23

,grammet - svarande till den dimensionerande

trafik-mängden,

En krökt kurva svarande till konstant undergrunds E-modul ritas därnäst genom den redan etablerade punkten

till skärning med den horisontella linjen, och genom interpolation mellan de streckade kurvorna erhålles 'erforderlig asfalttjocklek.

Förstärkningen fås som skillnaden mellan erforderlig och aktuell asfalttjocklek.

?3 \ I'xlOb-\ N \\ 2 *\*\ \ \ b.. 1.. _; .. 4 I 3, 5"-404 4 0:a CE z .. u. \ - Z 2 m2 "' zrs g 50:: m :m U :L: ...J m5' " I en 2 8 5 .alos EE <1 D'- 1: _ .J 4 <1 m: i- ua Z 7 02 0 |o. N ä 2 a: -4 0 : _._ I IxO b i 50 '00 200 500 000

RADIUS OF CURVATURE (METERS)

Figur 4.16 Nödvändig asfalttjocklek för att erhålla en given horisontal töjning i asfalten på

grund av trafikbelastning [21].

SHELL

250 200 ISO

24

TOTAL ASP'HALT mucxnsss (mm) otrLEcnou (mm)

|OO 50 25 IZ

I

i

25 ASPHALT MODULUS 50 EX lSTI NG AS PH AL T TH lC KN ESS (m m)

Figur 4.l7 Nödvändig asfalttjocklek för reduktion av deflektionen enligt [21].

För användning av figur 4.17 behövs relationen mellan

deflektionen och den framtida trafikens storlekö

Så-dana har tagits fram av bl a Asphalt Institute och TRRL och är omtalade under pkt 4.1.

Detta med tillåten töjning för över till analytisk di-mensionering. Deflektionsmätningar i mer än en punkt kan nämligen användas för att uppskatta in situ

E-mo-duler.

4.3 Mätning av deflektionen i två punkter

I stället för att gå omvägen över krökningsradien an-vänder SHELL i sin metod deflektionerna, uppmätta i belastningscentrum och på avståndet 600 mm därifrån, direkt för bestämning av E-modulerna in situ [22] och

[23].

Deflektionerna betecknas 60 och 6600, och förhållandet QGOO = 6600/60 beräknas. Med kännedom t ex om tjocklek på obundet bär- och förstärkningslager och styvheten

I\ ) U' l på asfaltskiktet kan h E

1 (asfaltskiktets tjocklek) samt 3 (undergrundens styvhet) erhållas genom interpola-tion mellan olika kurvor som visas i figur 4.18.

E1,MN/m2 10,5_{' 6600} SE ,/// * 0600 = 60 6* h2 = 300 mm 4 E2 = 2.7XE3 E3 = 100 MN/m2 P = 10 OOON 2h 3 = 150 mm U1=U2 :U3 10% 8 r Gr 4 r I

*

:§50mm

I 2 hl 103 :70mm 8: st 100 mm 4 F '\150 mm '200 mm 2 L 1 x 1 1 11 L 1 l 1 1 L 144 10 2 4 6 8 102 2 4 6 8 103

Figur 4.18 Diagram för bestämning av elastiska para-metrar då de obundna överbyggnadslagrens tjocklek (hz) = 300 mm [8].

Följande exempel illustrerar användningen av

dia-grammet. Givet: El = 4400 MN/m2

h = 300 mm

2

-6

60 = 40 - 10 m och

Q600

O's

Härav kan punkterna A ochoAl avsättas. Deflektionen

för pkt A avläses till 85°10_6m och E3 beräknas till

8a/40-100 MN/mz, medan hl avläses till 200 mm.

26

Asfaltskiktets styvhet, El, fås från en kurva när tem-peraturen är känd.

Shell ger också exempel på hur en cementstabiliserad Överbyggnad kan behandlas efter en mindre modifiering

av metoden.

Det första steget vid dimensioneringen av förstärk-ningen enligt [22] är att dela in vägsträckan i likar-tade sträckor med hjälp av 60 och QÖOO. Då det är gan-ska stor spridning på mätvärdena används för den fort-satta behandlingen det bildade medelvärdet av tre kon-sekutiva mätresultat. T-test utnyttjas vid utvärde-ringen.

För varje delsträcka beräknas 60 och QGOO för 15- och 85-percentilerna, vilket ger totalt fyra olika fall. För varje av dessa uppskattas hl och E3 med hjälp av kurvor som de i figur 4.18, varefter den ursprungliga livslängden erhålls ur diagram av den typ som visas i

figur 4.19.

mmm mm THWE$$,mm

{

i ' WEIGHTEDMAATI i2°C 5

400. h mx TYPE: oense munen MACADAM (80,400)

L

h2-300mrn

G 1 A L L111.le

0 N 53 W

SUBGRADE IODULUS, u/nê

Figur 4.19 Livslängdsdiagram enligt Shell's metod.

N = antal ekvivalenta standardaxlar [22].

Det lägsta värdet jämförs med den nuvarande och den framtida trafiken, och från samma diagram bestäms er-forderlig asfalttjocklek. Ett exempel visas i tabell 3. Det bör påpekas att uppskattningen av h_{. l} är ganska

osäker, i exemplet i tabell 3 erhålls värden från 230

till 400 mm. VTI MEDDELANDE 65

27

Tabell 3; Exempel på förstärkningsdimensionering grun-dad på deflektionsmätningar [22].

PoanonNo. . 1-20 21-42

ln Wheel Track Between Wheel Tracks ln Wheel Track Between Wheel Tracks

50,10 °rn/N 28 31. 50 53 äw401°nvm 4A 43 105 138. om 053 0.50 0.55 0.53 sC2 0.055 0.058 0.057 0.075 80,5,10451n/N* 33 68 Q 0m _ 051 hhrnnw 340 180 E3,MN/m2 160 115 N01 ' 4 X 106 öoJ5,10 °1n/N 24 45 du 0% 0% h,,nwn 265. 175 E,, NaN/m2 340 230 Nm 1 1.2)(108 8x 10° '80,5,1od 1n/N 33. 36 68 57 0,, 0.55 0.54 0.49 0.45 h,,nwn 230 200 145 135 5,1WN/nw 250 240 155 185

* Noa

law:

?ML

2 < 10'*

; 2 <J_9°

60,5,10*°1n/N 24 i 45 ; 0M 0m | 051 i 1 ha, mm 400 i 220 1 [E3,MN/m2 100 * 155 _ ' åNm ?1403 1 2x ]0

'0035 and 0,85 are the 85 percentiie points for 80 and 0600, respectivelv

Mätningarna med fallvikten kan utföras både i hjulspå-ret och mellan hjulspåren, vilket kan ge kompletteran-de upplysning om överbyggnakompletteran-dens tillstånd.

Det poängteras att metoden skall kombineras med andra bedömningsgrunder, "sound engineering judgement".

En tjock bok med alla diagram förväntas komma ut under hösten 1977.

22h _{Ullidtz, Danmarks tekniska högskola, har arbetat} gan-ska mycket med tolkning av fallviktsmätningar, [24],

[25], [26], [27] och [28], för att få fram E-modulerA för respektive skikt i vägkrOppen till en efterföljan-de analytisk dimensionering.

För ett enkelt två-skikts system med

28

ende E-moduler kan El och Em uppskattas genom mätning av deflektionerna i belastningscentrum och på avstån-det 2a, se figur 4.20.

A_{M « 2a __}

ms

JIIHHHH]

'Ö'U ' E1' h __. v = .35 E 200 100 50 20 E x/ E m 10

EwEm

Diagram No. 1. Deflection ratio curves fOr a two-layer linear elastic system.

Figur 4.20 Diagram för bestämning_av E-moduler enligt Ullidtz [24].

29

H _ 2(1-v2) ' 00 '.a _

E0 ar medelmodulen (EO - d(o) ) OCh d(ba) är deflektionen på avståndet 5a, vilket ger en Överbe-stämning av problemet, som emellertid kan utnyttjas för bestämning av h, även om det inte kan ske med nå-gon större noggrannhet.

Diagrammets användning framgår av följande exempel: Givet: a 150 mm n = 300 mm v = 0,5 d(O) 1.00 mm d(2a) (3.70 nml 0.7 MPa Q Il detta ger

2 - (1-0.52 - ,7 - 150

N 160 MPa

o _ 1,0 Från diagrammet erhålls 4,2 Eo/Em El/Em = 15 vilket ger 160/4,2 E = 15 ° 38 till II 38 MPa 570 MPa

För en Överbyggnad på undergrpnd bestående av

non--1ineärt material kan diagrammet i figur 4.21 användas.

30 2a==3m3nm H11||H||| 00 8 .68 MPa E1, h - v= 35 E = C(01/-l) 25 200! 100 50 20 E1 / C 10 Eo/C

Diagram No. 2. Deflection ratio curves for non-linear two-layer systems with n = -.25.

Figur 4.21 Diagram för bestämning av non-lineära E-mo-duler enligt Ullidtz [24].

Även diagram för n = -O,5 och tre-skikts-system med spänningsoberoende E-moduler har uppgjorts. Skall tre-skikts-system utvärderas fordras emellertid många dia-gram på grund av de många kombinationerna av skikt-tjocklekar som är möjliga (jfr Shell's tjocka bok), ett

31.

exempel visas i figur 4.22. Här fordras deflektions-_mätning i tre punkter.

.ga--m

/bo 20

. 1"__ l

á;,a' \. 50 52/ 20 30 5% V'0.35 /0

_{6.0 »Fo/Em}

Figur 4.22 Diagram för bestämning av E-modulen för ett treskikts-system enligt Ullidtz [25].

Beräkningen av den kritiska töjningen har även byggts in i andra diagram, som t ex i figur 4.23.

32 20:30:00 2 [ 165=661çvbb 6) ,h _ *v=a35

E;,=6Wg Q5

5 /0 /5 20 .30 40/7517

fbe'

Q

2-

* så *8 å

Zhapprd . r. En

4-Figur 4.23 Diagram enligt Ullidtz för bestämning av horisontell asfalttöjning i tvåskikt-system sedan El/C resp EO/C bestämts ur deflektionsmätningarna [25].

Ullidtz anger också en något enklare teori för bestäm-ning av E-moduler med hjälp av deflektionsmätbestäm-ningar i en hel rad punkter på olika avstånd från belastningens centrum.

Baxninent oflüün Bums, Amstnüien

33

Mätning av deflektionen i mer än två punkter

I [24] föreslår Ullidtz användning av formeln

2 2 00 a (l - v ) d(r) ° r där 00 = normalspänning i ytan a = belastningsplattans radie v = kontraktionstalet

r = avstånd till deflektionsmätning

för bestämning av medelmodulen på det ekvivalenta djupet he svarande till avståndet r. Vid ekvivalenta tjockleksmetoden kan E-modulen för respektive skikt uträknas med hjälp av sambandet ovan.

Enligt jämförande beräkningar med chevronprogrammet ger formeln rimlig noggrannhet i resultaten.

I stället för att som Shell (och Ullidtz) bara mäta i två punkter vid utvärdering av två-skiktade system, kan man som Rufford föreslår [29] mäta i fyra punkter och beräkna lastspridningsförmågan ("spreadability"):

do+dl+d2 Spl =( 3d ) ' 100 för tunna överbyggnader 0 och do +d2+d3 sz =( 3d ) ° 100 för tjocka överbyggnader o

Undergrundsmodulen och överbyggnadens ekvivalenta tjocklek erhålls därefter ur figur 4.24, varefter en dimensionering av förstärkningen företas.

34 90 T 1 _{d§d< d} Figäz (O) ng I Sp=( 0 1 2 \1100 3dQ

8.0

*

>/

.

t

'

\ I

i

*

</, '/

\ /

T

Y,

5

\ l\

\w \

_\(//\'

i J ?0 [ Es,MPo

\

S p °/ o. N] O

\

_

O' O >M>h ;(770 Sp 'r ge ad ob il it y, <5b

m

02

08

14

20

Benkehncn Beam DeHecüom mnw

dodod I Sp; (O_{_3.__}2 3)1100 szlm 4> 0 I 70 á I / >4' 80

S p : 0/ 0 / /V 4b <WM_W, ,/ _. r ,-/ / r

/ :

\ r 4 60! i I \/7 Sp re od ob vh ty, Benkehncn BeawxDeHechon,nwn

Figur 4.24 Diagram för bestämning av undergrundsmodul Es och ekvivalenta tjockleken D enligt [29]. En ganska vanlig metod är att iterativt passa deflek-tionsmätvärdena till teoretiska värden beräknade med Chevron eller Bistro-programmet [30]. Detta kan göras manuellt eller med hjälp av ett dataprogram - ett så-dant finns på Texas A & M University. Resultatet blir i båda fallen E-moduler för respektive skikt.

VTI Man kan även rita upp resultaten från Chevron/bistro beräkningar, vilka erhålls vid behandling av mätdata i

diagram. Detta är lämpligt när många mätningar på sam-ma konstruktionstyp ska tolkas. I figur 4.25 visas ett exempel på diagram för bärighetsbestämning av Land-vetter flygplats i Göteborg.

. \ ' .I .50. .

I t r 1 1 7 . ' .L E, M P a I år

J4 F. TY P4 i;§ I .; sexn ou H 4, ;; ;' szE LA ST IS K SJ UN KN IN G PÃAVS T_ IÖO Om m 1m m m / u I

_wå -

m §0 :E LÅS TI SK SJ UN KN IN G | 'CEN TR UM lm ma n. m m p» --0- _. _á-m .0... . r . .7" --- »2 l

< '

" g

0 '-- _ 1 m . v 1 l . , . s g 7 l 4 m . v i 1 T Y* ;f i e .. w u L' .- u '- t. U 5 6' C. C, 0 p _ w . -vamm-q-t 0

Figur 4.25 Diagram för bestämning av E2.och E3 vid

bä-righetsmätning på Göteborg-Landvetter flyg-[31].

plats

VTI MEDDELANDE 65

Trafic and-Roads Division Holland. Utairkp. offüzus-portation

Som input används deflektionerna i centrum av belast-ningsplattan och på avståndet 1000 mm. På axlarna

av-Mätningen utförs med VTI:s Det är dock ett problem att läses E2 respektive E3.

stora fallvikt (15 ton).

på förhand bestämma på vilket avstånd deflektionerna ska mätas, då detta i ett givet fall inverkar på skär-ningsvinkeln mellan de två kurvskarorna. Största nog-grannhet erhålls naturligtvis vid en vinkel på 900,

vilket därför bör eftersträvas.

Vid dynaflectmätningar registreras deflektionen i fem d till d

punkter vid varje mätställe, Följande stor-heter, som är av betydelse förlutvärdeiingen, kan be-räknas [32]:

l) di - deflektionen i belastningscentrum,

2) SCI - "Surface Curvature Index" = dl-dz, karakteri-serar elastiska egenskaper hos översta delen av överbyggnaden,

3) BCI - "Base Curvature Index" = d4-d5, karakterise-rar elastiska egenskaper hos undergrunden, 4) d5 - deflektionen i mätpunkten längst bort från

be-lastningscentrum, karakteriserar elastiska egenskaper hos undergrunden,

dl+d2+d3+d4+d5

Sd] '

tryck för förhållandet El/Emi

(El=asfaltskik-tets modul).

5) S - "spreadability" är ett

ut-I [32] används deflektionsmätningarna till att dels sortera ut likartade vägsträckor, och dels bestämma vägkrOppens elastiska egenskaper, vilka behövs för en analytisk dimensionering. Det poängteras att metoden kan komplettera men inte ersätta de lokala

myndighe-ternas erfarenheter och tekniska kunnande.

Omfattande dynaflectmätningar under 6 år i Utah [33] visar att de beräknade storheterna CV och K enligt

där 37

2

:(8,5)

CV = _ l

S'(N-l)

_ 4

NZ(Si-S)

[2(s.-S) l

₁

N = 9

§ =

E(Sl)+2(82)+2(S3)+2(S4)+2(85)3/9 sjunkningen på avst. i-l feet

bäst karaktäriserar en vägkrOpps bärighet. Dock an-vänds, på grund av CV och K's komplicerade form, i stället spreadability tillsammans med 51 som ingångs-parametrar i ett diagram, figur 4.26, som mycket lik-nar det i figur 4.24. Resultatparametrarna är också desamma som i Ruffords diagram, dvs Es och ekvivalent överbyggnadstjocklek.

F|GURE 5

\ 7

Exemplar Given povemonv deflection I \ Å \\ /I

70 _ = 0.02 ond SDIOOdObiIMy :50 We find // \ x \ \ I

Mo! me oovomem nos equwolom / \ \\ /\

65 osohon concrele 6" of Euv=300,000 \ / '\ \\/ \ lá \

ps., over o suqudc having ,& \ / \ /\ \ \

60 .. Es ; '5,000 OS* X] \ ,I \ / \ \ / \ / \ I \ \ , \ *- 55 - / / \ \ o'/ 4 .- X/ \ \ \ y\ \ / \ N/ 6: 3' .-2 l \ I \ /K \ I ,5. /êh g M L ;x 1 ; 3_ \ \ '/Ol; g . va; i & \ /< 5 ,60° \ /: \\ /9 \ / q* 6: , U., 45»- /09 \ /OQ 5/ 9 4'\ \/ Q00 8' m /ap , g§3\ lö) \ z 0 x ' / <9 4: \ \/.,^3° en xxç 04 / ,fa \ / \ / *\ 40 _. .I \( \ ,QIO »§64 \ / çv° ,7:501 //0096 \ \/0'°\\ ,0 (Otur \ / Q§\\\ //QP /00o \ / Od) \ NN / 06) h 4 h 35 - / a' /lb" \ / \n\ rño\\ år / ' ' / " \h. .,

x \/ \ / Q4., / (9.. \ *ä- ...ä / Q . '1- 2' -AJ eos. Lin.

I N* 7 l"- *nzxu \

3:354/ 1.1 L 1' th-t--ç _44+_áø- -T* 1 :nu li. 1

4 r.:

1%!Ie'oäsoâä;8

' N ! - m m '

szgsoägsa

f i ' - h *9 m

l ä ' ' y ' 1 l ' ' g 9 t . g

l - i Max :Dofloction in Inchos J ! 4 '

I i 1 | I C.) 4 l ' . . x 1 1 I I I i

o 0 8 O o 0 0 0 O O O 0

a 8 å q q å ååêä

a

a

ä 3 a 8 åêâåå

8

m

"

v n o

m9

e

2

2

s 2 2 »88 3

s

Es! Subqrode Modulus m ;m

Figur 4.26 Diagram for bestamning av undergrundsmodul Es och ekVivalent overbyggnadstjocklek

en-ligt [331.

.Sö

nglaxxa+ I [34] beskrivs ett förslag till bestämning av

tillå-toriet,

Oslo

ten aXellast utifrån Dynaflectmätning. Genom mätning

av DMD (maximal deflektion) och ett förenklat SCI ("Sürface Curvature Index") samt kunskap om ÅDT för tunga fordon kan "tillrådelig axellast" bestämmas ur diagrammet i figur 4.27. SCI är differensen mellan deflektionerna i belastningscentrum och på avståndet 30 cm. Användningen av diagrammet framgår av det vi-sade exemplet. Diagrammet är baserat på norska dimen-sioneringsregler samt omfattande dynaflectmätningar.

39

bsswsxammase AV TlLRÃDEUG AKSELLAST BASERT PÅ NEDBGYNINGSMÅLINBER nen DYNAFLEGT

sc

x

(t

od

mm

)

_DMD (104.nu.)

FORUTSETNINGER'» 2(eller- ö) cats Veg

?mankis økning av ÃDT FL. år 3,6 °/. .

genomsnittlig ekvavmentFakiorlE = 4.2* 10.5. (TlLRÅDELIG manus:)

Gjmhnêmiiüts Qkáer pr. tungt ingar-da): 2,4 . ,3 4

Sum tillaüe ekvivodente 10': aksler: N40

PB! Ved-lfelis Veg muiüpltscres ÅD'Em med '2

Vad lt 03 Rev-t felt: vas multipliseres ÅDTM? men' 0.5

EKSEMPEL'- 2 Felts veg

DMD - A0* 10'3m t

SGI = 5* 10%... -_-*-7> 'ULRÃDELSG AKSELLAST 29 kn_M?awm

Figur 4.27 Diagram för bestämning av tillåten axellast enligt [34].

40

öVriga mätmetoder

ikshimmxx1 En unik metod av empirisk typ, har presenterats av F W

Ekatelká-wuBity Brand och J C Cook [35], vilken ger ett s k "Impulse Index". Utrustningen som väger 25 kg består av en ham-mare och två accelerometrar. Med hamham-maren slås på be-läggningen med en kraft som ger ett energitillskott på 9 J och accelerationen, vilken mäts ganska nära hamma-ren samt på avståndet 46 cm, integreras en gång, Rl och R .2 Därav bildas

Impulse Index = Rlz/R2

Ju större värde på "Impulse Index", ju sämre bärighet.

Mätningarna har jämförts med Benkelmanbalkmätningar och visar i stort samma trend. Någon dimensionerings-metod baserad på Impulse Index värden presenteras dock

inte.

5. KOMMENTARER OCH SAMMANFATTNING

l. âzftet med bärighetsmätningar kan vara att: l) ge en översiktsbild,

2) ge underlag för förstärkning,

3) detaljstudera speciella problem såsom egenskaper hos nya material.

Allt eftersom ambitionsnivån stiger och detaljerings-graden ökar, ökar också kraven och priset på bärighets-mätningen. Metoder för bärighetsmätning lämpliga för punkt 1 ovan är troligen inte lämpliga för punkt 3 och omvänt.

41

2. Normerna kan föreSkriva en metod medan allmän

praxis kan skilja sig från denna. För de flesta

om-talade metoderna anger respektive författare att de bör kompletteras med okulärbesiktning, provtagning samt "sound engineering judgement".

3. Eftersom bärigheten varierar i längsled utmed en -given vägsträcka föreslår flera av författarna

an-vändning av medeldeflektionen + 28 i dimensione-ringsdiagrammen. (S = standardavvikelsen hos

resul-tat).

4. Deflektionen (eventuellt också Q6OO, BSI och SCI) används ofta enbart för att dela in en väg i lik-artade delsträckor i bärighetsavseende.

5. På grund av asfaltens viskoelastiska egenskaper be-höver deflektionsmätningar korrigeras till stan-dardtemperatur med hjälp av för ändamålet utveckla-de diagram.

6. Resultat från mätningar som utförts vid annan

tid-punkt än under tiällossningsperioden beskriver

Vä-gens bärighet dåligt då detta ofta är den mest kri-tiska tiden under året. För mätning är således en-dast en kort period av året lämplig, såvida man in-te vet hur den aktuella undergrundstypens bärighet

varierar under året.

7. En del metoder kompletterar angivandet av

deflek-tionen med krökningsradien, [18] och [36], eller S

(spreadability), [29] och [33], och använder detta som bärighetsmått.

8. I många metoder används deflektionsmätningar för att bestämma respektive skikts Eemodul, och där-efter görs en analytisk dimensionering. Problemen

här är bl a:

l) E-modulerna är spänningsberoende,

2) Svårigheten att bestämma överbyggnadens "rest-värde" (residual life),

3) Vad är den effektiva tjockleken av en sprucken asfaltbeläggning?

9. Skall bärighetsmätningen användas som underlag för en prioritering av förstärkningsbehov mellan olika sträckor finns det danska förslaget i figur 4.6. Även den franska bärighetsklassificeringen, Cl-CG,

satt i relation till trafikklass, TO-T4, kan

använ-das för detta ändamål. De baseras dock på erfaren-heter från respektive land.

Förbanalytiska metoder bör kvoten NlOb/Nlot, där N10 är ekvivalenta antalet 10 ton axelpassager som vägen beräknas hålla för och N10t är den verkliga trafiken också uttryckt i ekvivalenta 10 ton axlar, båda hänförda till en viss dimensioneringsperiod, kunna användas.

Skall en ekonomisk Optimering göras kan man

exempel-vis använda system som OPAC [37] eller SAMP [38],

vilka beaktar räntekostnad, fördröjningskostnad för

trafiken m m.

6. FÖRSLAG TILL VIDARE FOU

Med utgångspunkt från det genomgångna materialet rekom-menderas att följande undersöks:

l. Bestämning av bärighetsvärde

1.1

Mätning i fält av

1) deflektion i belastningscentrum 2) BCI (se Dynaflectmetoden)

VT I 43 3) SCI 4) Spreadability (se Dynaflectmetoden) (se Dynaflectmetoden) m m

på ett antal Vägar korrelerat med den beräknade bärighetsmässiga livslängden.

Beräkning av ovanstående storheter för BYA-kon-struktioner bör göras.

Inverkan av asfaltens tjocklek ingående i ett

bä-righetsvärde bör undersökas dels genom mätningar i fält,

existerar ett entydigt samband mellan kröknings-dels genom beräkningar. Enligt figur 4.17 radie, asfalttjocklek och töjning i asfalten. Effekter på bärigheten vid påföring av förstärk-ning

De i 1.1 undersökta sträckorna påföres förstärk-ning av olika tjocklek och bärigheten mäts.

Ändring i bärighet vid påföring av förstärkning beräknas teoretiskt.

Vid bärighetsmätningarna specialstuderas:

Temperaturkorrektion (görs lämpligen i B-hall på

VTI) .

Reproducerbarhet, genom att

1) mäta om i exakt samma punkt,

2) mäta om i nästan samma punkt,

3) mäta med olika utrustning/personal. Avstånd mellan mätpunkter.

Registrerade värdens noggrannhet.

44

LITTERATURFÖRTECKNING

I litteraturförteckningen har även en del artiklar medtagits vilka inte nämns i texten, dessa är ändå

relevanta för ämnet. lll. [2]. [3]. [4]. [5]. L6l. [7]. [8]. VTI

"Design of Asphalt Overlays for pavements", J

Bonnot et al, 4th International Conference

-Structural Design of Asphalt Pavements, p 557,

University of Michigan, Ann Arbor, 1977.

"Pavement Performance in the 512 Road Experiment, An AASHO Satelite Test Road in South Africa",

D H van Vuuren, 3th International Conference

-Structural Design of Asphalt Pavements, p 938, University of Michigan, Ann Arbor, 1972.

Phase I Pavement Evaluae et al.

1975.

"Pavement Evaluation:

R L Lytton, Texas Trans-tion Equipment",

portation Institute, Texas,

"Road Strengthening", OECD-rapport, Paris 1976. "Baereevne registrering på veger - oversigt over

utstyr", 0 K Aas, Veglaboratoriet, Oslo, 1975.

"Jämförande bärighetsmätningar i Värmland 1976 -Internordisk metodstudie", Statens Vägverk, TV, Internrapport nr 17, Stockholm 1977.

"Mätning av Vägars bärighet - en jämförelse

mellan fyra mätmetoder", O Andersson, VTI,

Rap-port nr 64, Stockholm, 1975.

"Pavement Evaluation with the Falling Weight C Valkering and R

45, 1976.

Deflectometer", A Claessen,

Ditmarsch, Proceedings AAPT, Vol.

[9]. [10]. [11]. [12]. [13]. [14]. [16]. [17]. Li:)

"KUAB Falling Weight Deflectometer", KUAB

Kon-sult och Utveckling AB, Järfälla.

"Pavement Deflection Measurements and their ApplicatiOn to Structural Maintenance and

Over-R A Snowdon and J C 1973. lay Design", P J Norman,

Jacobs, TRRL Report LR 571, Crowthorne,

"Deflection Criteria for Flexible Pavements",

TRRL Report LR 375, Crowthorne, N W Lister,

1972.

"A System for the Prediction of Life and Design of Pavement Strengthening", N W Lister and C K Kennedy, 4th International Conference - Struc-tural Design of Asphalt Pavements, p 629, Uni-versity of Michigan, Ann Arbor, 1977.

"Application of Waterways Experiment Station 7257-kg Vibrator to Airport Pavement Enginee-ring", A F Sanborn and J W Hall, TRR 062, TRB, Washington, 1976.

"Vejregler vedrørende prioritering og dimensio-nering af forstearkningsbelaegninge", Vejdirek-toratet, København, dec 1976.

AASHTO Interim Guide for Design of Pavement Structures, Washington, 1974.

"Structural Overlays for Pavement

Rehabilita-tion", R W Bushey et al, TRR 572, Washington,

1976.

"Utilisation du produit Rd pour l'auscultation des chauSsêes ä couche de base traitêe, P

Autret, LCPC, Rap. No. 42, Paris, dec 1969.

46

[18]. "The Use of Deflection Measurements for the

Structural Design and Supervision of Pavements", Ph Leger and P Autret, 3th International Con-ference - Structural Design of Asphalt Pave-ments, p 1188, University of Michigan, Ann Arbor, 1972.

[19]. "Mêthodologie d'auscultation des assises traitêes", P Autret and J-P Christory, LCPC,

Bull no. 72, Paris, 1974.

[201. "Strain and Curvature as Factors for Predicting

Pavement Fatigues", Y H Huang, 3th International

Conference - Structural Design of Asphalt Paveé

ments, p 622, University of Michigan, Ann Arbor,

1972.

[21]. "The Development of Overlay Design Procedures Based on the Application of Elastic Theory",

M C Grand and R N Walker, 3th International

Conference - Structural Design of Asphalt Pave-ments, p 1155, University of Michigan, Ann

Arbor, 1972.

[22]. "Pavement Evaluation and Overlay Design - The Shell Method", A I M Claessen and R Ditmarch, 4th International Conference - Structural Design

of Asphalt Pavements, p 649, University of

Michigan, Ann Arbor, 1977.

[23]. "Pavement Evaluation with the Falling Weight

Deflectometer", A I M Claessen, C P Valkering and R Ditmarsch, Shell-Laboratorium, Amsterdam,

1976. i

[24]. "Overlay and Stage by Stage Design", P Ullidtz,

4th International Conference - Structural Design

47

of Asphalt Pavements, p 722, University of

Michi-gan, Ann Arbor, 1977.

[25]. "Some Simple Methods Dermining the Critical

Strains in Road Structures", P Ullidtz, Dttl,

'Köpenhamn, 1974.

[26]. "En studie af to-dybdeasfaltbefaestelser", P

Ullidtz, Dttl, Köpenhamn, 1972.

[27]. "The Use of Dynamic Plate Loading Tests in De-sign of Overlays", P Ullidtz, The Conference on Road Engineering in Asia and Australia, Kuala Lumpur, 1973.

[28]. "Danish Experiments with the French Falling

Weight Deflectometer", A Bohn, P Ullidtz, R Stubstad och A Sørensen, 3th International

Con-ference - Structural Design of Asphalt Pave-ments, p 1119, University of Michigan, Ann

Arbor, 1972.

[29]. "A Pavement Analysis and Structural Design

Pro-cedure Based on Deflection", P G Rufford, 4th

International Conference - Structural Design of Asphalt Pavements, p 710, University of Michigan,

Ann Arbor, 1977.

[30]. "Determination of Pavement Layer Moduli from Surface Deflection Data for Pavement Performance

Evaluation", L H Irwin, 4th International

Con-ference - Structural Design of Asphalt Pavements, p 831, University of Michigan, Ann Arbor, 1977.

[31]. "Göteborg-Landvetter flygplats. Bärighetsbestäm-ning och - klassificering", B Örbom, VTI, 1977.

[32]. [33]. [34]. [35]. [36]. [37]. [38]. [39].

,48

"EValuation and Overlay Design for Flexible

Pavements on Low Volume Roads", P de Kiewit,

R F Carmichael and W R Hudson, 4th

International Conference - Structural Design of p 674,

P C Koning,

Asphalt Pavements, University of Michigan,

Ann Arbor, 1977.

Improvement of Utah's Flexible Pavement Perfor-Utah Department of

1976.

D I Anderson,

Salt Lake City, mance System",

Transportation,

"Vegers baereevne Vurdert ut fra total

deforma-sjon og krumming baseret på nedbøyningsmålinger

Erling Reinstett, Veglaborato-Oslo, 1977.

med dynaflect",

riet, Internrapport 751,

"Impulse Index as a Measure of Pavement

Condi-F Brands and J Cook, TRR 602, TRB,

1976. tion",

Washington,

"Evaluation of Existing Pavement Based on

Def-lection and Radius of Curvature and Overlay Y Miura and T Tobe,

Conference - Structural Desigh of Asphalt Pave-p 862,

Design", 4th International

ments, University of Michigan, Ann Arbor, 1977.

"Ontario Pavement Analysis of Costs, OPAC", R

Kher, W A Phang and F W JungTsRR 200 och RR 201,

Ministry of Transportation and Communications,

Ontario, 1975.

"STINA-slutrapport", p 149, NV-serien, Oslo, 1976.

"The Assessment of Pavement Serviceability",

K R Peattie, Shell Bitumen Review 55, London,

1977.

49

[40], "Simple Elastic Models for Pavement Evaluation Using Measured Surface Deflection Bowls", G

Wiseman, JUzan, M S Hoffman, I Ishai and M

Livneh, Transportation Research Institute,

Israel, 1977.

[413. "Bärighetsmätning", Nordiska Vägtekniska För-bundet, Rapport Nr 10, 1977.