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1、第3讲 质量管理中的灰色系统方法质量管理中的灰色系统方法l灰色系统理论简介 部分信息已知、部分信息未知的系统就是灰色系统，如社会系统、经济系统、生态系统。 包括灰色预测、灰色评价、灰色关联分析、灰色控制、灰色决策。 l灰色预测 就是对灰色系统所作的预测。包括数列预测 、灾变预测 、系统预测 、拓扑预测。 2原始数据与累加生成数据比较原始数据与累加生成数据比较3l灰色关联分析设 为参考序列， , 为比较序列，i=1，2，m 。 则各个时刻（由i, k决定）比较序列与参考序列的关联系数：为：4关联系数：5由关联系数计算关联度由关联系数计算关联度根据关联度的大小排出关联序，即可找出影响考核指标的主次
2、因素。 两级最小差两级最大差6计算方法 （1）对原始数据初值化（以消除量纲不同造成的影响），即对参考序列、比较序列的数据分别除以各自的一个数据。 （2）计算|x0(k)-xi(k)| （3）计算两级最小、最大差 （4）计算关联系数 （5）计算关联度 （6）按关联度大小排序，找出影响考核指标的主次因素 7计算示例 母因素母因素（考核指标）（考核指标）4.214.974.9655.08子因素子因素123451水灰比水灰比0.530.510.490.450.412水泥用量水泥用量3303403573894303水的用量水的用量1751731751751764砂率砂率33333231305坍落度坍落度
3、22.321.71.56集灰比集灰比5.995.725.464.934.4（1） 原始数据输入原始数据输入8母因素（考核指标）1.000 1.181 1.178 1.188 1.207 子因素123451 水灰比1.000 0.962 0.925 0.849 0.774 2 水泥用量1.000 1.030 1.082 1.179 1.303 3 水的用量1.000 0.989 1.000 1.000 1.006 4 砂率1.000 1.000 0.970 0.939 0.909 5 坍落度1.000 1.150 1.000 0.850 0.750 6 集灰比1.000 0.955 0.912
4、0.823 0.735 原始数据初值化原始数据初值化9母因素母因素（考核（考核指标）指标）最最小小差差 最最大大差差两级两级最小最小差差两级两级最大最大差差子因素子因素123458910111水灰比水灰比0.000 0.218 0.254 0.339 0.433 0.000 0.433 0.000 0.472 2水泥水泥用量用量0.000 0.150 0.096 0.009 0.096 0.000 0.150 3水的水的用量用量0.000 0.192 0.178 0.188 0.201 0.000 0.201 4砂率砂率0.000 0.181 0.208 0.248 0.298 0.000 0
5、.298 5坍落度坍落度0.000 0.031 0.178 0.338 0.457 0.000 0.457 6集灰比集灰比0.000 0.226 0.267 0.365 0.472 0.000 0.472 计算两级最小、最大差计算两级最小、最大差10母因素（考核指标）母因素（考核指标） 关联度关联度子因素子因素1234561 水灰比水灰比1.000 0.520 0.482 0.411 0.353 0.553 2 水泥用量水泥用量1.000 0.611 0.710 0.964 0.710 0.799 3 水的用量水的用量1.000 0.552 0.570 0.557 0.540 0.644 4
6、砂率砂率1.000 0.567 0.531 0.487 0.442 0.605 5 坍落度坍落度1.000 0.885 0.570 0.411 0.341 0.642 6 集灰比集灰比1.000 0.511 0.470 0.393 0.333 0.541 计算关联度、排序计算关联度、排序11第第4 讲（讲（1）土土 方方 路路 基基 施施 工工 技技 术术 一、影响压实效果的主要因素一、影响压实效果的主要因素 含水量含水量13一、影响压实效果的主要因素（续一、影响压实效果的主要因素（续1）压实土体干密度与含水量、空气率之间的函数关系14一、影响压实效果的主要因素（续一、影响压实效果的主要因素（
7、续2）1、土的性质类、土的性质类2、压实功能、压实功能3、碾压时的温度、碾压时的温度 15一、影响压实效果的主要因素（续一、影响压实效果的主要因素（续3）4、压实土层的厚度、压实土层的厚度 16二、压实标准二、压实标准1、 确定标准干密度的方法确定标准干密度的方法 重型击实重型击实 轻型击实轻型击实2、 要求的压实度标准要求的压实度标准17三、施工关键程序三、施工关键程序以路堤为例以路堤为例基底清理与压实基底清理与压实 做试验段填料选择填料选择 击实试验、控制含水量压实机械选择与机械组合压实机械选择与机械组合 通过试验段完成分层填筑分层填筑 松铺厚度、压实厚度、松铺系数质量检验、控制与评定质量
8、检验、控制与评定18四、路基施工质量的检查验收四、路基施工质量的检查验收检查验收内容检查验收内容19四、路基施工质量的检查验收（续四、路基施工质量的检查验收（续1）以压实度为例以压实度为例压实度的检测与评定压实度的检测与评定 评定单元：评定单元：13 km 测定方法：灌砂法、环刀法，核子密度仪测定方法：灌砂法、环刀法，核子密度仪压实度评定压实度评定（适于路基、基层、底基层）（适于路基、基层、底基层）1）计算压实度代表值：）计算压实度代表值：20四、路基施工质量的检查验收（续四、路基施工质量的检查验收（续2）2）压实度评定）压实度评定/打分打分 当当K K0，且单点压实度，且单点压实度Ki全部大
9、于等于规全部大于等于规定值减定值减2个百分点时，合格率个百分点时，合格率100%。 当当K K0，且单点压实度，且单点压实度Ki全部大于等于全部大于等于规定极值时，按测定值不低于规定值减时，按测定值不低于规定值减2个百个百分点的测点数计算合格率。分点的测点数计算合格率。 当当K K0或某一单点压实度小于规定极值或某一单点压实度小于规定极值时，评定路段压实度不合格，相应分项工程时，评定路段压实度不合格，相应分项工程不合格。不合格。 路堤施工段较短时，分层压实度应点点符路堤施工段较短时，分层压实度应点点符合要求，且样本数不小于合要求，且样本数不小于6个。个。21第第4讲 (2)土方路基回土方路基回
10、弹弯沉弯沉检测标准探准探讨明确以下几点：1、路面设计用到的路基设计参数为回弹模量E0，如E0=40MPa，那么，路基竣工后其回弹模量就应该达到设计的刚度标准，即路基回弹模量的代表值不小于设计值E0，应有E代表值 E0。2、因此需要实测回弹模量，但回弹模量的测试非常麻烦，效率很低，而回弹弯沉的测试较为方便，于是有了一个想法：能否通过对回弹弯沉的控制来实现对回弹模量的控制？ 233、回弹模量与回弹弯沉均能反映路基的变形情况。回弹模量大，回弹弯沉就小，故两者具有内在的联系，具有相关性。因此，企图通过对回弹弯沉的控制来实现对回弹模量控制的想法是有理论依据的。于是便出现了需要确定回弹弯沉检测标准的问题，
11、即，譬如回弹模量E0=40MPa，那么对应的回弹弯沉标准应该多少？24 关于这个问题，评定标准中只是规定“不大于设计要求值”，详细情况未予说明，但：（1）但在公路路面基层施工技术规范P88页附录A中给出了用于确定回弹弯沉检测标准的如下经验公式： 2526（2）而新的沥青路面设计规范给出了另外的公式：27 两种方法的确定的标准会不会相同呢？究竟如何处理该问题？ （1）对经验公式的认识； （2）对弹性力学公式的认识。 经验公式的建立方法经验公式的建立方法 （1）宜在全线范围内按照随机取样的方法选取测点，测点数应尽可能的多，不应太少，譬如5060个点是合适的。 28 在每个测点进行回弹模量与回弹弯沉
12、的测试，并正确地进行实测数据的分析整理。 进行回归分析，建立回归方程，即经验公式。回归方程建立时应按下列思路进行： 绘出散点图 建立回归方程 回归方程建立时，就实测的同一组数据，同时建立形如E0=f(L0)、L0=g(E0)的回归方程，并得到具有足够保证率的回归方程。之所以建立两种形式的回归方程，是因为两者不等价，即两者不互为反函数。29 求解两个具有足够保证率方程的交点坐标 p（EP,LP） 如果E0 EP，就用具有足够保证率的 E0=f(L0)形式的方程；反之，就用具有足够保证率的L0=g(E0)形式的方程。 公式建立起来选好之后，就可以应用了，将设计回弹模量值代入即可求得回弹弯沉标准。再
13、加密测点，达到规范规定的检测频率。只对回弹弯沉进行检测，然后对回弹弯沉进行评定即可。30工程实例31当然，如果评定路段范围内直接按规定的检测频率测定路基的回弹模量，则可对回弹模量直接进行评定，就不存在实测回弹弯沉及弯沉检测标准的确定问题了。32第第 1414、15 15 讲讲 美国Superpave 设计方法lSuperpave表示Superior Performing Asphalt Pavements，即高性能沥青路面。l 美国公路战略研究计划（SHRP）的背景lSHRP的研究集中在沥青、沥青混凝土及结构、道路运营和长期路面性能等方面。 Superpave简介简介34Superpave体系
14、设计混合料主要步骤 材料材料选择 设计集料结构集料结构的选择 设计沥青结合料含量沥青结合料含量的选择 设计混合料的水敏感性水敏感性评价351 材料选择与级配范围材料选择与级配范围 一一、材料选择材料选择1、沥青结合料的选择 基于环境资料、交通水平及交通速度,即根据路面的最高和最低设计温度和交通条件加以选择。367d平均最高气温（一年的）， 路面的最高设计温度按下式计算： 计算出统计年限内7d平均最高气温的平均值和标准差。不能采用低于20年记录的气象资料。37 年最低气温， 路面的最低设计温度按下式计算与计算7d平均最高气温的平均值和标准差相似，计算出统计年限内年最低气温（一天的温度）的平均值和
15、标准差。同样，不能采用低于20年记录的气象资料。38可靠度思想 Superpave定义，可靠度是在一个单年中，实际温度不超过设计温度的概率。 如：如：美国某州夏季气温，在统计年限内，具有平均7天最高气温32，标准差2，则在统计年限内有50的概率7天最高气温会超过32，然而，假定为正态概率分布，只有2的概率7天最高值会超过36，因而如下图所示，36的气温将提供98（97.72）的可靠度。对冬季条件可以采用类似方法，该州最低气温21，标准差4，因而，在平均冬季，最低气温平均21，最冷的冬季，气温会降至29。 3940选择结合料的具体步骤 （1）选择荷载类型：快速。（2）确定路面设计温度（以上述某州
16、数据为例） 气温选择：7天平均最高气温在最热夏季此平均值可达36； 最低气温29。 路面温度计算，该州纬度41.42，代入上述公式计算，得到98可靠度的路面设计温度计算约为56和23。（3）按路面温度选择结合料等级 水平移动到最高路面设计温度 向下移动到最低路面设计温度 41表 根据气候、交通速度和交通量选择结合料性能等级荷载荷载 最高路面设计温度最高路面设计温度停车停车 28 2834 3434 3440 4040 4046 4646 4652 5252 5258 5858 5864 64 慢速（慢速（50km/h50km/h） 343440 4046 4652 5258 5864 6470
17、 快速快速(100km/h) 34(100km/h) 3446 4652 5258 5864 6470 7076 最低最低路面路面设计设计温度温度（）10PG4610PG5210PG5810PG6410PG7010PG761010 16PG4616PG5216PG5816PG6416PG7016PG761616 22PG4622PG5222PG5822PG6422PG7022PG762222 28PG4628PG5228PG58 28PG6428PG7028PG762828 34PG4634PG5234PG5834PG6434PG7034PG763434 40PG4640PG5240PG584
18、0PG6440PG7040PG764040 46PG4646PG5246PG5846PG6446PG7046PG7646地区阿拉斯加加拿大美国北部加拿大美国北部美国南部美国西部、沙漠美国大陆 慢速/重交通42 PG5828表示的意义：指结合料将满足高至58的高温物理特性要求与低至28的低温物理特性要求。“58”表示7天平均路面最高设计温度，“28”表示路面最低设计温度。 43442、集料的选择（1）选择依据：认同特性认同特性和资源特性资源特性 （2）认同特性认同特性（Consensus Aggregate Properties） 粗集料棱角性：具有一个或多个破碎面的大于4.75mm集料的重量百
19、分率。 细集料棱角性：小于2.36mm的未压实集料的空隙百分率 。 扁平、细长颗粒：具有最大与最小比值大于5 的粗集料百分数。 粘土含量：粘土含量是指在小于4.75mm筛孔的集料组成中所含粘土材料的百分数。用砂当量试验确定。 4546（3）资源特性）资源特性 是指坚固性、安定性和有害物质。是指坚固性、安定性和有害物质。坚固性： 坚固性是通过洛杉矶磨耗试验的集料混合物的质量损失百分率。 安定性： 安定性是集料混合物通过硫酸钠或硫酸镁安定性试验的材料损失百分数。 有害物质： 定义为在混和集料中的诸如粘土快、页岩、木质、煤等杂质的质量百分率。47二、集料级配范围与集料结构二、集料级配范围与集料结构
20、48Example: Example: 4.75 mm sieve plots at (4.75)4.75 mm sieve plots at (4.75)0.450.45 = 2.02 = 2.02Sieve Size (mm) Raised to 0.45 PowerSieve Size (mm) Raised to 0.45 Power0 020204040606080801001000 01 12 23 34 4Percent PassingPercent Passing10.45 Power Grading Chart0.45 Power Grading Chart491001000
21、 0 .075 3 2.36 4.75 9.5 .075 3 2.36 4.75 9.5 12.512.5 19.0 19.0Percent PassingPercent Passingcontrol pointcontrol pointrestricted zonerestricted zonemax density linemax density linemaxmaxsizesizenomnommaxmaxsizesizeSieve Size (mm) Raised to 0.45 PowerSieve Size (mm) Raised to 0.45 Power2 control poi
22、nt and restricted zone503. Superpave Aggregate Gradation1001000 0 .075 .075.3 .3 2.36 2.36 12.5 12.5 19.019.0Percent PassingPercent PassingDesign Aggregate StructureDesign Aggregate StructureSieve Size (mm) Raised to 0.45 PowerSieve Size (mm) Raised to 0.45 Power51“ 驼峰级配 ”通过限制区的级配称为通过限制区的级配称为“驼峰级配驼峰
23、级配”。大。大多数情况下，驼峰级配表明混合料中含有多数情况下，驼峰级配表明混合料中含有过量的细砂。该种级配在工程中常常引起过量的细砂。该种级配在工程中常常引起混合料软弱性状。这种形状在施工时难以混合料软弱性状。这种形状在施工时难以压实，运营期抗永久变形能力减弱。这种压实，运营期抗永久变形能力减弱。这种混合料还会对沥青用量过于敏感，使得混混合料还会对沥青用量过于敏感，使得混合料塑性变强。合料塑性变强。522 沥青混合料体积配比分析 5354553 Superpave水准1混合料设计 56p开发几种满足Superpave级配要求的试验集料混合物（初拟若干条级配曲线） p用试验混合物与沥青混和并将沥
24、青混合料作短期烘箱老化 p压实试件并分析试件的体积指标 p根据试件的体积指标选择最佳的试验混合物作为设计集料结构 p在几种沥青含量下压实设计集料结构的试样以确定最佳设计沥青含量 57u 试验设备旋转压实仪（SGC） 585960设计旋转压实次数N des 设计沥青用量在空隙率4条件下产生的旋转压实次数 N ini混合料密度小于最大理论密度89的最大旋转压实次数，按以下公式确定N max混合料密度小于最大理论密度98或空隙率大于2的最大旋转压实次数，可按以下公式确定： 61设计ESALs(百万次)7d平均最高气温39394041424344NiniNdesNmaxNiniNdesNmaxNini
25、NdesNmaxNiniNdesNmax0.30.3-11-33-1010-3030-100100777889968768696109126143104117134152174204233778899107483951061211391581141291501691952282627788991078881001131281461651211381581812082402757889910108293105119135153172127146167192220253288Superpave 设计旋转压实表62在级配范围内，通常选择三种混合物 （1 1）一旦选定了试验混合物，有必要对混合集料）一
26、旦选定了试验混合物，有必要对混合集料特性进行初步评价。包括四种认同特性，集料的特性进行初步评价。包括四种认同特性，集料的毛体积密度、表观密度及集料的资源特性。毛体积密度、表观密度及集料的资源特性。 （2 2）然后，压实试件，并确定每种试验混合物的）然后，压实试件，并确定每种试验混合物的体积特性。体积特性。 u 选择设计集料结构63制件一、确定沥青用量1、试验混合物的有效相对密度 2、被集料吸收的沥青结合料体积（单位体（单位体积的沥青混合料中吸收沥青的体积）积的沥青混合料中吸收沥青的体积）64Ws为“单位体积的沥青混合料中矿料的质量” 式中:P b沥青占混合料重量百分率，假定假定0.05； Ps
27、集料占混合料重量百分率，则为0.95。 653、有效沥青结合料体积（单位体积的沥青（单位体积的沥青混合料试件中有效沥青的体积）混合料试件中有效沥青的体积）集料混合料公称最大尺寸（mm） 4、初始试验沥青结合料含量、初始试验沥青结合料含量 66二、试件准备与压实 1.集料、沥青结合料准备 至少按至少按2 2个试件准备集料与沥青结合料个试件准备集料与沥青结合料, ,沥青混合沥青混合料的重量按料的重量按4800g4800g计计 , ,试件尺寸为直径试件尺寸为直径150mm150mm，高度，高度115mm115mm。 拌和与压实温度确定：按粘温曲线进行，但使用改拌和与压实温度确定：按粘温曲线进行，但使
28、用改性沥青时，要咨询改性剂的生产厂家。性沥青时，要咨询改性剂的生产厂家。沥青加热：将沥青结合料加热到要求的拌和温度。沥青加热：将沥青结合料加热到要求的拌和温度。集料及相关仪具加热：将装集料的盘放入烘箱中，集料及相关仪具加热：将装集料的盘放入烘箱中，温度设置约比拌和温度高约温度设置约比拌和温度高约1515。相关仪具同时加。相关仪具同时加热。热。将压力鼓风烘箱加热到将压力鼓风烘箱加热到135135，用于拌和后试样的，用于拌和后试样的立即立即短期老化。 672. 混合料准备 准确称取加热集料，装进拌和锅充分干拌，加准确称取加热集料，装进拌和锅充分干拌，加进所需沥青用量拌和，待试样拌和到集料被充进所需
29、沥青用量拌和，待试样拌和到集料被充分涂覆后，将混合料倒入平地浅盘摊开，然后分涂覆后，将混合料倒入平地浅盘摊开，然后将盘放进将盘放进135135的压力鼓风风箱对试样进行的压力鼓风风箱对试样进行4 4小小时的短期老化。时的短期老化。 3.按体积控制的试件的压实 在短期老化后，使混合料达到压实温度，将其装入试模，整平混合料，将试模放进压实仪。启动加载系统，使压力达到600KPa；使用1.25的旋转角，并启动旋转压实仪，压实将进行到Nmax完成。在压实过程中连续检测试件高度，每转一次后记录高度量测值。 在达到Nmax后压实仪将停止压实，然后脱模 。68三、资料分析和表达（以下按word文件格式介绍）u
30、设计沥青结合料含量u水敏感性评价 694 Superpave水准1混合料设计实例按按wordword文件介绍文件介绍70n 结合料选择 选定PG58-34 n集料选择 有5个料堆三个粗料，两个细料。材料分成代表性试样，对每种集料都进行洗筛洗筛分析。每种集料的毛体积相对密度、表观相对密度列于表1。 进行集料认同性试验，以保证选定集料可为混合料设计所接受。Superpave的集料标准是依据集料混合物而非个别集料成分。但是对个别集料成分进行试验可能是有用的。 71集料集料毛体积毛体积相对密度相对密度表观表观相对密相对密1 1碎石碎石1#1#石屑石屑2#2#石屑石屑机制砂机制砂筛选砂筛选砂2.7032
31、.7032.6892.6892.7232.7232.6942.6942.6792.6792.7852.7852.7762.7762.7972.7972.7442.7442.7312.73172n选择集料结构筛孔筛孔mmmm251912.59.54.752.361.180.60.30.150.075混合混合物级物级配配1 11009476.663.737.128.321.114.47.943.1混合混合物级物级配配2 210092.871.151.931.723.917.6126.83.62.9混合混合物级物级配配3 310097.689.577.744.331.922.214.57.94.13.57374一、确定沥青用量（初始沥青用量）1试验混合物的有效相对密度 混合物1：混合物2：混合物3： 752被集料吸收的沥青结合料体积 （单位体积的沥青混合料试件在空隙率为（单位体积的沥青混合料试件在空隙率为4中吸收沥青中吸收沥青的体积）的体积） 假定结合料含量5%,其相对密度为1.02。 混合物1： cm3/cm3 混合物2： cm3/cm3 混合物3： cm3/cm3 cm3/cm3 763. 有效沥青结合料体积（单位体积的沥青混合料中有效沥青的体积）混合物混合物13： cm3/cm377
