高速公路沥青路面路况评价及养护决策及研究

高速公路沥青路面路况评价及养护决策及研究 南京航空航天大学硕士学位论文 摘 要 随着高速公路通车里程的增加，高速公路的养护维修显得越来越重要。高 速公路沥青路面的早期破坏，路面使用功能的急速衰减，实际使用年限的降低 等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的出现，对高速公路养护管理提出了更高的要求。本文从高速公路沥青 路面养护管理这一实际问题出发，对高速公路沥青路面状况调查、性能评价、 性能预测与养护决策进行了研究。 首先，对高速公路沥青路面使用性能进行评价，从课题所调研的高速公路 中，选取 10 个典型断面的实测数据，建立基于加权几何平均值的沥青路面综合 评价模型 PQI ，并在模型参数中增加抗滑性能指标 SRI ，提高评价模型精度。 根据马尔可夫过程，以三年的实测数据进行回归，建立路面破损和平整度的转 移概率矩阵，对高速公路未来 3 年的 PCI 和 IRI 分布状态进行了预测。 其次，建立了高速公路沥青路面养护措施集，根据沥青路面养护技术规范 和高速公路养护决策树，将路面划分为 60 个状态，结合江苏省高速公路实际情 况，制定各种状态可行的养护措施。并应用输入,输出法原理，在养护费用模 型中提出增加延误费，使路面评价决策系统更加合理。 最后，针对已往建立的基于养护费用与专家打分费用模型，通过对大量的 实际调研数据总结分析，依据测定的路况数据及相应选定的养护对策，计算路 段的 PQI 值及相应的养护费用，建立以实测数据为基础的路面综合评价指标与 养护费用的关系模型，使其更具有客观性。为高速公路的养护管理、养护对策 的优先排序提供一个便捷的参考方法。 关键词:高速公路，沥青路面，路况，评价，养护决策 i 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 ABSTRACT With increase of traffic mileage, the maintenance of expressway asphalt pavement becomes more and more important. The problems of early destroy about expressway asphalt pavement rapid attenuation of pavement function and decrease of practice application age appear, higher request is put forward to expressway maintenance administration. This paper researches on pavement condition survey, performance evaluation, performance prediction and maintenance decision of expressway asphalt pavement from practice question of its maintenance administration. Firstly, the paper researches on the assessment of the expressway asphalt pavement performance, practice measure data of ten typical sections are selected from survey expressway, establishes weighed geometric mean to calculate PQI, which includes SRI parameter that could enhance model precision. It regresses based on Markov decision and three year’s data, establishes DR and IRI transfer probability matrix, forecasts PCI and IRI state in three years future. Secondly, maintenance measure collection is founded according to asphalt pavement maintenance technology criterion and expressway maintenance decision-making tree, pavement is compartmentalized sixty states, every which has feasible maintenance measure combined expressway practice circumstance of JiangSu Province.Through input-output principle, dally fee is added up to maintenance cost model, which makes pavement decision-making assessment system more rational. Finally, previous model is related to expert’s mark and maintenance cost, by summarizing and analyzing much survey data, according to condition data and corresponding maintenance countermeasure, PQI and corresponding maintenance cost is counted, model between PQI and maintenance cost is established, which has objectivity and provides a compact reference method for expressway supervisor and maintenance countermeasure priority. Key Words:Expressway，Asphalt pavement，Condition，Assessment，Maintaining Solutions ii 承诺书 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文 中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含 任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作 做 出 贡 献 的 其 他 个 人 和 集 体 ，均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的 复 印 件 ，允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 ,可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文。 (保 密 的 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 承 诺 书 ) 作者签名: 日 期: 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 图、表清单 图 2.1 轻度横向裂缝( K 188，120) .............................. 16 图 2.2 重度横向裂缝( K 210，200) .............................. 16 图 2.3 轻度坑槽( K 190，118) .................................. 17 图 2.4 重度坑槽( K 190，321) .................................. 17 图 2.5 右幅 K 61+050 行车道车辙断面图............................ 18 图 2.6 右幅 K 197+970 行车道车辙断面图........................... 18 图 2.7 右幅 K 249+090 行车道车辙断面图........................... 18 图 5.1 到达,离去曲线图 ........................................ 52 图 5.2 路面综合评价( PQI )与养护维修平均费用( COST ) ............ 56 图 5.3 路面维修优先级别图 ...................................... 57 表 2.1 路况数据采集指标及方法 ................................... 8 表 2.2 沥青路面主要破损 ........................................ 13 表 2.3 沥青路面破损分类与分级表 ................................ 13 表 2.4 江苏省某地区高等级公路病害调查表 ........................ 15 表 2.5 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 61+050 行车道). 19 表 2.6 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 61+050) .......................................................... 19 表 2.7 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 197+970 行车道) 19 表 2.8 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 197+970) ............................................... 20 表 2.9 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 249+090 行车道) 20 表 2.10 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 249+090) ............................................... 20 表 3.1 路面性能评价指标 ........................................ 23 表 3.2 沥青混凝土路面破损类型和换算系数 ........................ 24 表 3.3 沥青混凝土路面 PQI 指标权重系数 .......................... 28 表 3.4 路面使用性能指标评价标准 ................................ 28 vi 南京航空航天大学硕士学位论文 表 3.5 路面使用性能各指标评价表 ................................ 28 表 4.1 调研路段路面破损实测数据与规范计算值 .................... 37 表 4.2 调研路段路面实测平整度值 ................................ 37 表 4.3 路面性能指数回归方程 .................................... 37 表 4.4 PCI 转移概率矩阵 ........................................ 38 表 4.5 IRI 转移概率矩阵 ........................................ 38 表 4.6 PCI 第 4,6 年预测结果 ................................... 38 表 4.7 IRI 第 4,6 年预测结果 ................................... 38 表 5.1 高速公路沥青路面的状态划分标准 .......................... 41 表 5.2 状态编号及 PQI 值 ........................................ 42 表 5.3 路面使用性能各等级取值表 ................................ 42 表 5.4 养护对策集 .............................................. 44 表 5.5 可行养护措施 ............................................ 45 表 5.6 维修路段堵车调查表 ...................................... 48 表 5.7 本课题所调研高速公路(16h)高峰小时交通量变化表 16h(6:00, 22:00) .................................................. 48 表 5.8 各级公路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 采用的服务水平 .............................. 50 表 5.9 高速公路路段服务水平分级表 .............................. 50 表 5.10 车道宽度及侧向宽度的修正系数 fw ......................... 51 表 5.11 高速公路、一级公路路段车辆换算系数 EHV .................. 51 表 5.12 路面使用性能分级一览表 ................................. 54 表 5.13 综合评价 PQI 与养护维修平均费用 COST 关系表.............. 56 vii 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 注释表 IRI —国际平整度指数 SFC —横向力系数 RD —车辙深度 PCI —路面状况指数 DR —路面破损率 RQI —行驶质量指数 PQI —综合评价指数 SRI —路面抗滑能力指数 PSSI —结构承载力 SSI —结构强度指数 viii 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章 绪论 1.1 研究的目的及意义 高速公路在世界的发展已有半个世纪了，但在中国大陆只有十余年的历史。 1988 年 10 月 31 日，全长 18.5 公里的上海至嘉定高速公路建成通车，标志着我 国大陆高速公路通车里程实现了零的突破。随着我国国民经济的发展,公路建设 突飞猛进,公路设施迅速增加。沥青混凝土路面由于具有良好的力学性能和较好 的耐久性以及行车舒适性，越来越受到公路部门的重视。然而，高速公路沥青 路面在经受繁重的轴载负荷和密集交通量反复作用的同时，还要经受气候、环 境的影响，路面使用品质呈逐年下降趋势，有的已经出现裂缝、车辙、沉陷、 龟裂等破损病害，因此保持优良的路面使用品质是高速公路为车辆提供高速、 畅通和舒适行车的重要保障。当路况变化达到一定限度或路面使用性能下降到 最低服务水平时，就要求及时采取现代化的养护对策，快速进行修复，使沥青 路面的使用品质保持在良好状态。可见如何对路面的使用性能做出准确的评价 和正确的预测，并采取可行的养护对策是保持路面使用品质良好状态的关键。 由于我国高速公路养护历史较短，养护管理研究刚刚起步，传统经验一般 是依靠路面状况的定性观察和工程师们的主观经验来确定养护路段和养护技术 措施，缺乏一定的先进性和准确性。管理体制、养护技术的陈旧落后，不可避 免地造成养护维修决策的盲目性和片面性，更无法达到有效利用资源的目的， 因而必须确定正确的维修养护技术经济组合，供养护决策人员和养护管理人员 决策使用。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 发达国家高速公路建设起始于上世纪 30 年代，美国和德国是北美与欧洲建 设高速公路起步最早的国家，至 70 年代末，这些国家的高速公路建设规划基本 完成，美国高速公路通车里程达 9.3 万公里，德国高速公路通车里程达 1.2 万 1 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 公里。 自 70 年代末期开始，早期修建的高速公路沥青路面临近使用中期，维修、 罩面工程逐年增多，为了对高速公路开展科学的养护维修管理，美国德克萨斯 大学汉德森教授( Hundson )等运用运筹学和系统工程学理论开发了“路面养护 [1] 管理系统”( PMS ) 。随后美国和加拿大的许多州和省相继建立和实施网级路 面管理系统，到 80 年代中期，约有 35 个州和省己经建成或基本建成路面管理 系统[2]。其中，较有代表性的有:美国加利福尼亚州路面管理系统(1978)，华盛 顿州路面管理系统(1980)，亚利桑那州路面管理系统(1980)，美国陆军工兵团 的 PAVER 路面管理系统(1983)，美国空军机场道面维护管理系统(1981)，加拿 大阿尔伯达省的路面信息和需求系统( PINS ，1983)、改建信息和优序系统 ( RIPPS ，1984)及城市路面管理系统( MPMS ，1987)。同时，其它国家也陆续 开展并建立了路面管理系统，如丹麦路面管理系统(1980)，英国运输和道路研 究所( TRRL )的公路养护评价系统( CHART ，1980)等[3]。 至 80 年代末，高速公路管理部门利用不断完善的 PMS 系统确定养护对策， 同时还产生了许多以 PMS 为经营主体的科技公司，协助政府或工程企业完成路 面养护管理和决策工作。除了管理技术之外，高速公路沥青路面养护技术、养 护材料与养护机械也逐步开发完善，形成成套的技术，如局部修补技术、罩面 技术、稀浆封层技术、恢复抗滑能力技术、沥青再生技术等。因此在发达国家,由于有完善的管理系统和成套的养护维修技术，高速公路虽然使用年限较长,但 路面使用品质始终保持在良好状态。 1.2.2 国内研究现状 国外己形成了较为完善的全国网高速公路路面管理系统，但这些系统都是 根据国外公路结构形式、材料性质和地理环境条件等建立起来的，使用性能模 型都是以其路面性能数据进行标定的。目前我国尚无法全部达到建立国外模型 的试验和现场实施条件，故其性能评价指标和方法不适合我国高速公路路面结 构和行车特点，也无法直接应用在我国高速公路。 我国从 1984 年开始陆续引进英国的 PMS ( Snaith ,1984)[3]路面评价系统、 芬兰 FPMS 路面管理系统及世界银行 HDM -?( Wa tan atada ,1987)[4]。1985 年交通部在辽宁引进英国的沥青路面养护管理系统( BMS )，1987 年湖南省开 发了适合该地区的路面养护系统。自此之后，广东、北京、杭州、河南、陕西、 2 南京航空航天大学硕士学位论文 江西等省市也开发了适合自己地区的路面养护系统。1988 年，交通部在云南引 进了世界银行的 HDM -?公路养护标准模型，开始了我国在公路养护领域经济 分析研究。 “七五”期间我国在引进消化的基础上，通过国家重点攻关项目“干 线公路路面评价养护成套技术”的研究，建立了我国的干线公路路面评价养护 [5] 系统 ， 即路面管理系统 CPM S( China Pavement Management)。 “八五”期 间，我国在 14 个省市推广使用 CPMS 系统。与此同时，交通部公路科学研究所 与同济大学、北京、广东等地区联合开发了干线公路 (省市级)路面评价养护 系统 ( PEMS )。1998 年东南大学和南京机场高速公路联合开发了以养护管理 为基础的道路设施管理系统。 1.3 国内外研究趋势 路面管理系统不仅包括一个软件系统，还是道路工程有关的各种活动的集 合。按照这种广义的定义，在当前国际与国内的路面管理研究领域，主要趋势 集中在以下几个方面: 1.从路面管理拓展到设施管理 路面管理系统起步最早，发展也最为成熟。到 90 年代中后期开始，一些地 区的管理部门着手开始将独立的路面管理和桥梁管理结合在一起。美国纽约州 的公路管理部门从 1987 年开始着手考虑建立分开的管理系统来对公路和桥梁进 行管理。通用的参考系统、数据库和风格统一的界面是系统集成需要重点考虑 的要素，也是研究的重点。 2.网级与项目级管理结合 路面管理通常分为网级管理系统和项目级管理系统两个层次，在路面管理 发展的阶段中分别称为当时的研究重心。在近年来的研究中，出现了利用网级 分析经济模型与项目级的设计结合的趋势。英国伯明翰大学帮助在塞浦路斯、 马来西亚和中国营口建立的路面管理系统都是采用了世界银行提出的 HDM -III 模型，这个模型实际上是一个网级的养护投资分析工具。国内一些研究者 也开始考虑并致力于将道路使用寿命周期内的经济分析与设计综合进行研究。 3.专家系统体系的改进 随着新技术的发展，路面管理部门也同样需要采用新技术对路面管理系统 进行升级。八十年代开始，各个国家都建立了一批基于专家知识库的路面管理 3 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 系统( KBES )，在日常养护和大中修对策选择等方面得到了具体应用。目前的 研究集中在某一方面的专家知识改进与完善方面，在土木工程领域研究较为活 跃的人工神经元网络和遗传算法的研究反映了这一趋势，在路面管理的应用主 要针对的是优化路网以及桥梁的资金分 配方 学校职工宿舍分配方案某公司股权分配方案中药治疗痤疮学校教师宿舍分配方案医生绩效二次分配方案 案。 同时，作为评价路面管理系统“好”与“坏”的最终标准仍然是系统内部 的使用性能评价以及预测模型，因此对于各种路面类型、气候条件和地区条件 下的系统模型的研究一直是研究的热点。 4.标准化与新技术平台 计算机软件工业的发展对路面管理系统的发展起到了很大的推动作用。近 年来，地理信息系统( GIS )技术应用在交通运输领域形成了 GIS 的专门分支 GIS , T 。基于 GIS 的管理系统基础工作是空间数据库的建立，即对管理对象进 行数字化，完成基础地形图和属性联结。这项工作耗时耗资巨大，而且需要周 期性进行更新，因此而带来的空间数据标准建立和数据共享以及相关的研究成 为路面管理的研究者和开发者关心的问题。 5.数据采集技术 路面管理的基础是道路动态使用现状数据的采集，研制新的数据采集仪器 设备和相关软件技术的研究一直是国际与国内道路工程界比较前沿的方向。其 中，比较具有代表意义的有利用模式识别技术进行路面损坏状况自动或半自动 检测和交通数据采集，以及采用无破损检验技术进行路面结构探测和道路结构 承载能力检测(代表的有落锤式弯沉仪 FWD )以及相应的模量反算研究，同时 还有道路平整度检测仪器(代表有澳大利亚 ARRB 五激光平整度仪)。对于各种 检测设备在某一地的适用性需要通过研究进行标定才能进行应用，同时这类仪 器的数据与路面管理系统的数据通信研究也始终是路面管理研究者需要解决的 问题。 6.养护机械化技术 进入 80 年代中期，随着国外新建公路速度趋于平缓，公路养护工作在国外 已提到明显重要的位置(如美国每年要花费 150 亿美元维护本国 400 万公里公路 网;法国国营及 A 级道路中国道网共 29700 km ，用于国道养护的机械、车辆就 达 6 万多台)。从国内情况看，随着公路等级的不断提高，特别是高速公路通车 里程的迅速增加，对公路养护工作提出了新的、更高的要求，公路养护机械化 的研制开发工作因而也备受有关方面重视，在引进、消化、吸收国外先进技术 4 南京航空航天大学硕士学位论文 的基础上，近几年来，国内研制开发出多种适合我国国情的公路养护机械，且 产品质量也有明显提高，某些养护机械的技术性能指标甚至接近或达到国外同 类机械的先进水平。 传统的公路养护及其施工方法已远远不能适应新形势下公路养护的需要， 面对高速公路新的养护需求，必须采用先进的养护机械设备及技术，不断改进 和提高养护作业方式和施工工艺，走机械化养护的道路，从而降低养护作业成 本，提高养护作业质量和水平，促进我国高速公路养护工作向科学化、标准化、 规范化的道路迈进，使高速公路的经济效益和社会效益得意充分发挥。 7.体制与机构变革 美 国 FHWA 在 1999 年 1 月 份 成 立 了 一 个 新 的 机 构 , 核 心 事 务 处 ( Core Bu sin ess Unit )，由美国知名的经济学家、工程师、路面管理与桥梁管 理的研究开发人员组成，以期建立新的概念与提供技术支持与咨询，适应“公 路领域动态的变化机制”，建设转向管理，公共所有与私人所有并存。 1.4 研究的主要内容 本论文结合江苏省交通科学研究计划项目:基于费用分析的高等级公路沥 青路面养护技术优化组合研究，主要进行了如下研究: 1.介绍了所调研高速公路的交通数据采集、结构承载力、行驶质量、抗滑 性能、车辙和沥青路面破损六方面路况数据的定义、指标、量测方法和采用的 测量仪器，分析了该高速公路三种主要病害产生的原因和机理。 2.对高速公路沥青路面使用性能进行了评价，从课题所调研高速公路中， 选取 10 个典型断面的实测数据，建立了基于加权几何平均值的沥青路面综合评 价模型 PQI ，摒弃了加权算术平均值的一些缺点，并在模型参数中增加了抗滑 性能指标。根据马尔可夫过程，以三年的实测养护记录数据进行回归，建立了 路面破损和平整度的转移概率矩阵，对高速公路未来 3 年的路况 PCI 和 IRI 分布 状态进行了预测。 3.根据沥青路面养护技术规范和高速公路养护决策树，将所调研高速公路 沥青路面划分为 60 个状态，制定了每种状态可行的养护措施，由输入,输出法 原理，以江苏省某高速公路实际日交通量为例，计算封闭半幅道路养护维修 1 小时所造成的延误时间，利用时间价值分析，计算此延误时间所造成的延误费， 5 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 进而建立了以实测数据为基础的综合评价指标 PQI 与养护费用模型，需要高速 公路养护者统筹考虑养护费用和延误费用。 6 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章 高速公路沥青路面路况调查 路况数据包括路面病害、平整度检测、抗滑能力检测和弯沉检测等，这些 路况数据是路面使用性能评价的基础和养护维修 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择的主要依据。路面病 害的调查往往是最先实施的，调查内容包括损坏类型、程度和破损面积或长度， 通过对路面病害调查结果的分析不仅帮助判断路面损坏的原因，还可以进一步 确定其它项目调查:如弯沉检测和钻芯取样的频率和范围等。 路面状况数据是路面性能的直接反映，是编制道路养护和改建计划的依据。 利用这些数据，可以判别路面状况是否适应目前的交通和使用要求，并确定所 管辖的路网内需要采取养护和改建措施路段。路面评价决策的恰当与否，在很 大程度上依赖于能否及时而真实地采集到路面状况数据。 近年来，随着交通量的急剧增长，路面状况迅速恶化，而用于养护和改建 的资金和其它资源严重不足。在编制养护和改建计划时，更依赖于通过快速而 客观的数据采集方法得到协调一致的路面状况信息，以便能利用这些数据建立 合理的养护和改建项目的优先排序，选择最合适的养护和改建对策。 另外，高速公路上车流量大、车速快，为保证在全天候条件下的交通安全、 畅通、高效的运营，必然要对高速公路的路面使用性能提出更高的要求，道路 管理者和养护工程师对路面性能的关心，侧重点从路面结构强度转移到如何保 持路面使用品质上，即符合驾乘人员对道路的要求。 因此，为了实现上述要求，根据路面状况对行车要求的满意或适应程度， 将路面使用性能划分为两大类:功能性能和结构性能。进一步分为四小类:行 驶质量、安全性、路面破损和结构承载力。因此各管理部门需采集的对应路面 状况数据有:平整度、路面破损率、弯沉、横向力系数和车辙深度，数据采集 的方法有传统设备和高效设备两种，如表 2.1 所示。 其中，高速公路车辙现象从它产生的机理可划归路面破损类，但它又直接 影响路面的行驶质量和安全性，所以将其单独列为一种路面状况。与此同时， 还需采集交通资料对路面状况起关键作用的外界因素。 这种分类考虑了数据检测、用途和路面整体性能评价等因素，对于高速公 路，传统的手工测量方法不仅影响交通、效率低、数据可靠度差，而且会带来 7 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 很大的安全隐患，一般高速公路管理部门的首选方法是使用现代化的自动检测 设备。 表 2.1 路况数据采集指标及方法 传统设备 调查项目 调查指标 高效设备 (方法) 交通量 交通量自动记录仪 人工调查 交通资料 轴载 轴重仪 人工调查 结构承载力 路表弯沉 路面自动弯沉车 贝克曼梁 行驶质量 路面平整度 平整度自动检测仪 三米直尺 路面状况 路面破损 路面病害摄影仪 人工调查 横向力系数 横向力系数仪 摆式仪 抗滑性能 (摆值) 构造深度 激光构造深度仪 铺砂法 破损类型 结构性 功能性 从理论上说，以上四种类型的数据均可通过自动检测设备收集，如通过自 动弯沉仪检测路面结构性能，了解路面的承载能力;通过横向力系数检测仪检龟裂或疲劳开裂 X 不规则裂缝(块状开裂) 测路面的抗滑性能;通过颠簸累积仪测量国际平整度指数 IRI 等。但目前最困难 X 的是调查路面破损，国外研究开发了一些摄影摄像车等高速检测设备，提高了 纵、横向裂缝 X 检测速度和野外调查的安全性。但由于成本高，操作复杂，在我国还很难推广 松散 X 应用。因此，我国主要通过人工对高速公路沥青路面破损进行调查。 唧泥和冒水 X 车辙 X 2.1 交通数据采集 波浪拥包 沉陷 X 车辆荷载的作用，是使路面产生损坏的重要外界因素。为了分析路面损坏 坑槽 X 的原因和损坏的速率，建立路面使用性能预估模型，估算经济效益，确定项目 集料磨光 X 的优先序列，需要采集路网内各路段的交通数据。交通数据包括日交通量、轴 修补损坏 X 载组成和年平均增长率 3 个方面。 泛油 X 2.1.1 日交通量和年增长率 桥头跳车 X 麻面 X 该数据可直接从交通观测站或收费站取得，作为路面设计的参考数据，但 车道与路肩的分离 X 由交通观测站得到的日交通总量和不同车型的交通量数，对车辆分类较粗，一 车道与路肩下沉或隆起 X 般仅分为五类 (小客、小货、中货、重货和大客)，无法明确和清楚地表征不 脱皮 X 8 接缝处反射裂缝 X 啃边 X 破损 分 计量 外观描述 分级指标 类型 级 单位 轻 初期龟裂，缝细，无散落，裂区无变形 块度:20,50 cm 龟 2 裂 南京航空航天大学硕士学位论文 同轴型和轴重对路面破坏的影响，所以在路面养护中应将车型按轴型细化，而 主要考虑轴载指标。 2.1.2 轴载 为了考虑不同轴载大小对路面破损的影响，通常以当量标准轴载作用次数 表示其累计破坏作用。为此，需利用称重站的轴载组成数据和相应的轴载换算 系数进行计算分析。由于路面所关心的是使之产生损坏的较重轴载的作用，故 可将小客车、单后轮的轻型货车数量忽略不计。 目前我国某些地区尚未建立轴载称重站，无法得到各类车辆的轴载组成数 据。为此，对没有轴重站的地区只能采用人工调查的方法估测。首先，通过目 测对各主要车辆类型按轴型分类，调查空车重、标准载重和实际载重，从而近 似推算出该车(轴)型的前后轴载和平均空载、半载、满载、超载系数。这样 根据轴型和实载状况，乘以相应的标准轴载当量换算系数，得到各类轴型车辆 的单位标准轴载次数，从而计算出总标准轴载次数。 车辆的实载状况按其实际载重量占额定载重量的百分比来表示。为了便于 划分实载状况类型，以 20%、80%、120%作为分界点，车辆的实载状况分为超载、 满载、半载和空载。当车辆实载率超过 120%时为超载，当车辆实载率超过 80% 而小于 120%时为满载，当车辆实载率超过 20%而小于 80%时为半载，当车辆实载 率小于 20%时为空载。 2.2 结构承载力 路面结构的承载力是指路面在达到预定的损坏状况之前能承受的行车荷载 作用次数。对于柔性路面，通常采用路表面无破损弯沉测定方法评定路面结构 的承载力，即依据弯沉值的大小确定其剩余寿命。 目前，常用的弯沉测量仪器主要有三种:贝克曼梁弯沉仪、自动弯沉仪和 落锤弯沉仪 FWD 。本课题调研的高速公路采用的是丹麦 DYNATEST 公司开发的 落锤式弯沉仪( FWD )，属于脉冲式动力弯沉仪。系统包括九个弯沉传感器和 一个荷载传感器，弯沉传感器的精度为 , 2% , m 。 FWD 是目前最能反映路面在 车轮荷载下的受力与变形状况的一种检测设备，在国际上已得到广泛的应用。 用落锤弯沉仪采集的数据，应建立与与贝克曼梁测定结果的对应关系。 9 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 2.3 行驶质量 从路面状况的角度，影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。当平整 度下降到某一限值，路面的行驶质量不能满足行车对路面的基本功能要求时， 便需采取改建或重建措施改善平整度，以恢复路面的功能，将平整度作为判断 路面行驶质量的指标。 路面平整度检测设备及仪器，从测量方法上一般可分为两大类:断面类仪 器和反应类仪器。本课题调研的高速公路采用丹麦 DYNATEST 公司开发生产的 激光平整度仪( RSP )，属于先进的车载式激光断面仪。系统包括 7 个高精度的 激光传感器、2 个加速传感器和 1 个陀螺仪，可准确地按设定长度直接输出国际 平整度指数( IRI )数值以及车辙( RUTTING )、转弯曲率等多项指标。系统采 样频率 16KHz，分辨率 0.05 mm ，最大测试行驶速度 110 Km / h ，是一种快速、 高精度及信息量丰富的新型路面平整度仪，代表了平整度测试技术的最高水平 及发展方向。 1999 年 7 月开始实施的《公路工程质量检验评定标准》已经采用了国际通 用的路面平整度指标:国际平整度指数( IRI )，即以标准车 1 公里行驶距离车 身纵向位移的累计值( m )来表示路面的不平整度。目前，国际平整度指数( IRI ) 作为道路平整度测量的标准尺度己被广泛采用:具有时间和空间稳定性;IRI 与 几乎所有的平整度仪器都有良好的相关性。我国的路面管理系统亦采用此标准， 高速公路测得的平整度值，再建立与 IRI 之间的相关关系。 2.4 抗滑性能 路面安全性能的评价一般主要考虑路表面的抗滑能力。影响路面抗滑能力 的因素包括:路面特性(粗构造、细构造)、油和水对路面的污染、车辆参数(主 要是轮胎)和驾驶因素 (行车速度)等。 目前，常用检测抗滑性能的仪器有横向力系数常规检测仪 SCRIM 和摆式摩 擦系数仪。本课题调研的高速公路采用英国 Findlay Irvine Ltd.公司设计制造 的 Griptester 自动摩擦系数检测仪。它采用两个驱动轮和一个测试轮，驱动轮 和测试轮大小不同，通过齿轮、链条的连接，使得测试轮在正常测试时既滑动 又滚动，通过两个力传感器测得测试轮轴处的水平力和垂直力，即可得路面纵 10 南京航空航天大学硕士学位论文 向摩擦系数。为了按照规范判别测试指标，所有数值已根据建立的对比关系转 化为摆值和横向力系数。 2.5 车辙 沥青路面的车辙被定义为在道路延长方向，车轮集中通过位置所生成的连 续的横向变形，是由于路面各层或地基永久变形产生的。产生永久变形的原因 通常是因为材料受到车辆荷载作用的固结或侧向移动所至，车辙是在炎热季节 沥青混合料产生塑力或在施工时压实度不合格所致，车辙过深导致路面结构严 重破坏而发生水滑现象。 车辙测定通常以 100 m 为一个测定单位，间隔一定距离取 2,3 个有代表性 的测点，求取平均值作为车辙。车辙的计算方法通常采用峰值法，以一个车道 的两边标线的连线作为基准线，在此范围内的最高点与最低点之垂直距离，其 差值即为车辙。 目前常用的测量车辙深度的仪器有 3 种:横断面仪、横断面尺和路况自动 测定车。本课题调研的高速公路采用横断面尺法，其长度为一个车道，将其跨 在车道上，沿横断面方向每隔 20 cm 用游标卡尺量取横断面尺底面与路面的距 离，绘成横断面图，读取波谷至波峰的距离，以最大者为车辙。 路面车辙的调查，宜采用先进快速的采集方法，以提高检测速度，保证野 外调查的安全性。但目前国内未见使用路况自动检测车调查车辙的报告。 2.6 沥青路面破损 高速公路沥青路面破损数据的采集，与路面车辙调查相同，宜采用先进快 速的采集方法，以提高检测速度，保证野外调查的安全。但由于成本高，操作 技术困难，在一般情况下仍采用人工调查的方法进行，然而调查人员的素质将 决定破损调查数据的可靠性。为了提高调查的质量，制定完善的路面破损调查 手册是非常必要的。 正常情况下沥青路面共有 19 种损坏类型，如表 2.2 所示。 在表 2.2 中，指出了各种路面损坏是属于结构性的或是功能性的破坏。结 构性破坏涉及到路面承受设计荷载的能力，而功能性损坏则影响到行驶质量和 11 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 安全。结构性损坏累积到一定程度，同样会转变为功能性损坏。功能性破损是 表面性的，易于认识，其破损原因也比较清楚。主要有以下几种:局部细状裂 缝、波浪拥包、泛油、剥落、麻面、坑洞、磨光和修补。这些破损主要是导致 道路的服务水平下降，与路面结构性能没有直接关系。结构性破损是由于路面 各层的应力增大引起，其结果反映到路面上就是各种形状的裂缝和位移。主要 有以下几种:龟裂、网裂、纵横向裂缝、沉陷、松散和车辙。这些破损不仅导 致道路的服务水平下降，而且使路面结构承载力下降，破损加剧，最终导致路 面破坏。 此外，基层类型、面层结构、荷载类型、气候以及施工过程等都会影响路 面的损坏类型。 2.7 江苏省某高速公路主要病害 一部详细的、使用方便的路面损坏识别手册使调查人员在野外调查时有资 可查、有图可对，确保路面损坏调查数据的准确性。而江苏省乃至国内目前还 没有很完善的高速公路沥青路面破损识别手册，因此针对特定高速公路制定路 面破损识别手册是开发高速公路养护管理系统的重要工作之一。 鉴于高速公路一般并不会出现表 2.2 中的所有路面损坏，本文以江苏省某 高速公路破损资料为基础，重点描述该地区高速公路已出现的主要路面破损， 并给出沥青路面破损分类与分级表和该地区高等级公路病害情况表，分别见表 2.3 和表 2.4。 从表 2.4 可以看出，该地区高速公路沥青路面破损有:横向裂缝、坑槽、 麻面、脱皮、沉陷、车辙等。根据全线破损调查，得到该地区的主要破损是坑 槽，横向裂缝较多，另有部分车辙。这些病害与当地的气候条件及地质条件有 很大的关系，因为该地区处在暖温带气候区，位于长江下游的平原地带，区域 内农田低洼，渠道池塘较密、地质条件差、雨期较长(历年平均降雨超过 100 天)、降雨量大(最大降雨量超过 1500 mm )、年最高气温达 40?左右、最低气 温在-10?左右、温差较大、地表水充沛、地下水位较高，使得路基甚至基层经 常处于潮湿状态。 12 南京航空航天大学硕士学位论文 表 2.2 沥青路面主要破损 传统设备 调查项目 调查指标 高效设备 (方法) 交通量 交通量自动记录仪 人工调查 交通资料 轴载 轴重仪 人工调查 结构承载力 路表弯沉 路面自动弯沉车 贝克曼梁 行驶质量 路面平整度 平整度自动检测仪 三米直尺 路面状况 路面破损 路面病害摄影仪 人工调查 横向力系数 横向力系数仪 摆式仪 抗滑性能 (摆值) 构造深度 激光构造深度仪 铺砂法 破损类型 结构性 功能性 龟裂或疲劳开裂 X 不规则裂缝(块状开裂) X 纵、横向裂缝 X 松散 X 唧泥和冒水 X 车辙 X 波浪拥包 沉陷 X 坑槽 X 集料磨光 表 2.3 沥青路面破损分类与分级表 X 修补损坏 传统设备 X 调查项目 调查指标 高效设备 (方法) 泛油 X 交通量 交通量自动记录仪 人工调查 桥头跳车 X 交通资料 轴载麻面 轴重仪 人工调查 X 结构承载力 车道与路肩的分离路表弯沉 路面自动弯沉车 贝克曼梁 X 行驶质量 车道与路肩下沉或隆起路面平整度 平整度自动检测仪 三米直尺 X 路面状况 路面破损脱皮 路面病害摄影仪 人工调查 X 横向力系数 接缝处反射裂缝 X 横向力系数仪 摆式仪 抗滑性能 (摆值) 啃边 X 13 破损 分 构造深度 激光构造深度仪 铺砂法 计量 外观描述 分级指标 类型 级 单位 破损类型 结构性 功能性 轻 初期龟裂，缝细，无散落，裂区无变形 龟裂或疲劳开裂 块度:20,50 cm X 龟 2 中 裂块明显，缝较宽，无或轻散落或轻度变形 不规则裂缝(块状开裂) 块度:,20 cm X m 裂 裂 重 裂块破碎，缝宽，散落重，变形明显，急待修理 纵、横向裂缝 块度:, 20 cm X 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 2.3(续) 传统设备 调查项目 调查指标 高效设备 (方法) 交通量 交通量自动记录仪 人工调查 交通资料 轴载 轴重仪 人工调查 结构承载力 路表弯沉 路面自动弯沉车 贝克曼梁 行驶质量 路面平整度 平整度自动检测仪 三米直尺 路面状况 路面破损 路面病害摄影仪 人工调查 横向力系数 横向力系数仪 摆式仪 抗滑性能 (摆值) 构造深度 激光构造深度仪 铺砂法 破损类型 结构性 功能性 龟裂或疲劳开裂 X 不规则裂缝(块状开裂) X 纵、横向裂缝 X 松散 X 唧泥和冒水 X 车辙 X 波浪拥包 沉陷 X 坑槽 X 集料磨光 X 修补损坏 X 泛油 X 桥头跳车 X 麻面 X 车道与路肩的分离 X 车道与路肩下沉或隆起 X 脱皮 X 接缝处反射裂缝 X 啃边 X 破损 分 计量 14 外观描述 分级指标 类型 级 单位 轻 初期龟裂，缝细，无散落，裂区无变形 块度:20,50 cm 龟 2 中 裂块明显，缝较宽，无或轻散落或轻度变形 块度:,20 cm m 裂 裂 重 裂块破碎，缝宽，散落重，变形明显，急待修理 块度:, 20 cm 南京航空航天大学硕士学位论文 表 2.4 江苏省某地区高等级公路病害调查表 传统设备 调查项目 调查指标 高效设备 (方法) 交通量 交通量自动记录仪 人工调查 交通资料 轴载 轴重仪 人工调查 结构承载力 路表弯沉 路面自动弯沉车 贝克曼梁 行驶质量 路面平整度 平整度自动检测仪 三米直尺 路面状况 路面破损 路面病害摄影仪 人工调查 横向力系数 横向力系数仪 摆式仪 抗滑性能 (摆值) 构造深度 激光构造深度仪 铺砂法 破损类型 结构性 功能性 龟裂或疲劳开裂 X 不规则裂缝(块状开裂) X 纵、横向裂缝 X 松散 X 唧泥和冒水 X 车辙 X 波浪拥包 沉陷 X 坑槽 X 集料磨光 针对该高速公路，三种主要的破损如下: X [6] 修补损坏 1.横向裂缝 X 与道路中线近于垂直的裂缝，有时伴有少量支缝。该高速公路的横向裂缝 泛油 X 主要是由于低温收缩或半刚性基层收缩引起的。裂缝起初大多出现于路面两侧， 桥头跳车 X 逐渐发展而贯通全路幅，贯通裂缝沿路大致呈均匀分布。 麻面 X 图 2.1 和 2.2 为调查的两种程度的横向裂缝图。 车道与路肩的分离 X 车道与路肩下沉或隆起 X 脱皮 X 接缝处反射裂缝 X 啃边 X 15 破损 分 计量 外观描述 分级指标 类型 级 单位 轻 初期龟裂，缝细，无散落，裂区无变形 块度:20,50 cm 龟 2 中 裂块明显，缝较宽，无或轻散落或轻度变形 块度:,20 cm m 裂 裂 重 裂块破碎，缝宽，散落重，变形明显，急待修理 块度:, 20 cm 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 图 2.1 轻度横向裂缝( K 188，120) 图 2.2 重度横向裂缝( K 210，200) 2.坑槽 该高速公路坑槽以下行线(桩号递减方向)为主，上行线次之，行车道多于 超车道。坑槽多出现在雨后，一次集中降雨后，新增加几百个。在调研中发现: 一般情况下坑槽周围上面层、下面层完整性较好，中面层松散，多伴随基层顶 面横向裂缝或网裂( K 189+007, K 216+372 SMA 段除外)。严重的坑槽或修补 周围局部沉陷，开挖后中面层和上面层不成型，上基层和下基层之间形成空隙， 深度约几毫米，严重的可达 2 cm 以上，空隙中有较多积水。下基层较好，除积 水较多的地方。 图 2.3 和 2.4 为调查的两种程度的坑槽。 16 南京航空航天大学硕士学位论文 图 2.3 轻度坑槽( K 190，118) 图 2.4 重度坑槽( K 190，321) 3.车辙 正常情况下，沥青路面的车辙有三种类型:结构性车辙、失稳性车辙和磨 损性车辙。本课题调研的高速公路采用半刚性基层，没有磨损性车辙，但有一 种车辙在国外较少发生，而在我国(包括所调研的高速公路)却时常发生，是 由于压实度不合格，致使通车后的第一个高温季节，沥青混合料继续压密，在 车辆荷载的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极限的残余空隙率所造成 的。 本文中选取了三个车辙较大的断面，具体的车辙断面图如图 2.5,图 2.7 所 示。 17 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 -10 -20 -30 车辙(mm) 车辙(mm) 车辙(mm) -40 横向距离(从边到中:mm) 图 2.5 右幅 K 61+050 行车道车辙断面图 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 -10 -20 -30 -40 横向距离(从边到中:mm) 图 2.6 右幅 K 197+970 行车道车辙断面图 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 横向距离(从边到中:mm) 图 2.7 右幅 K 249+090 行车道车辙断面图 根据车辙断面图，结合所调研高速公路的具体情况分析，该地区的车辙形 态主要呈现如下特征: 1.渠化交通显著，左右轮迹处形成带状车辙; 2.轮迹带较宽，左右轮迹带均普遍在 1.2 米以上; 3.凹陷的深度大于凸起的高度(以标线为原路面平面); 4.大部分情况下，车辙路段表面层连续，未见明显的裂缝、坑槽等病害。 车辙产生的层位分析:选取所调研高速公路中车辙较大的 3 个断面，进行 18 南京航空航天大学硕士学位论文 行车道横向切割，量取不同位置的上、中、下面层的厚度，绘出对应车辙断面 图，分析车辙产生部位和隆起部位的上、中、下面层厚度变化趋势，为相应的 养护对策提供参考。各切割断面的面层分层厚度、面层取芯分层厚度及压实度 见表 2.5,表 2.10。 表 2.5 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 61+050 行车道) 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 (注:表中测量位置为从行车道外侧标线量起的横向距离， cm) 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 上面层 5.5 4.8 4.7 表 2.6 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 61+050) 紧急 右轮迹 隆起 设计 中面层 4.0 4.0 5.0 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 下面层 7.5 6.0 7.0 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 面层总厚度 17 14.8 16.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 下面层 6.8 5.9 6.5 6.8 7.4 7.0 上面层 5.5 4.8 4.7 面层总厚度 17.1 14.7 16.8 16.2 17.2 16.7 表 2.7 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 197+970 行车道) 紧急 右轮迹 隆起 设计 中面层 4.0 4.0 5.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 下面层 停靠带7.5 车辙底部 6.0 部位 7.0 厚度 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 面层总厚度 17 14.8 16.7 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 (注:表中测量位置为从行车道外侧标线量起的横向距离， cm) 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 下面层 6.8 5.9 6.5 6.8 7.4 7.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 上面层 5.5 4.8 4.7 停靠带 车辙底部 部位 厚度 面层总厚度 17.1 14.7 16.8 16.2 17.2 16.7 中面层 4.0 4.0 5.0 上面层 4.6/92.8紧急 4.4/95.3右轮迹 5.1/94.8隆起 4.7 设计 测量位置 下面层 停靠带7.5 车辙底部 6.0 部位 7.0 厚度 中面层 6.0/96.1 5.2/-- 6.2/95.9 5.0 19 面层总厚度 17 14.8 16.7 上面层下面层 4.8/95.85.5/95.9 4.2/97.15.4/-- 5.8/95.55.0/97.2 7.0 4.7 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 面层总厚度 16.1 15.0 17.1 16.7 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 测量位置下面层 6.2/96.115.5 91.0 4.8/95.3177.5 270.0 6.2/97.0362.0 设计厚度7.0 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 上面层 5.0 4.2 5.0 5.0 5.0 4.7 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 2.8 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 197+970) 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 上面层 5.5 4.8 4.7 表 2.9 切割断面不同位置面层分层厚度( cm ，右幅 K 249+090 行车道) 中面层 4.0 4.0 5.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 下面层 7.5 6.0 7.0 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 面层总厚度 17 14.8 16.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 (注:表中测量位置为从行车道外侧标线量起的横向距离， cm) 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 下面层 6.8 5.9 6.5 6.8 7.4 7.0 上面层 5.5 4.8 4.7 表 2.10 切割断面不同位置面层取芯分层厚度/压实度( cm /%，右幅 K 249+090) 面层总厚度 17.1 14.7 16.8 16.2 17.2 16.7 紧急 右轮迹 隆起 设计 中面层 4.0 4.0 5.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 测量位置 停靠带 车辙底部 部位 厚度 下面层 停靠带 7.5 车辙底部 6.0 部位 7.0 厚度 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 面层总厚度 17 14.8 16.7 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 中面层 6.0/95.6 6.8/98.1 6.8/96.6 5.0 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 测量位置 210.0 257.0 设计厚度 下面层 6.8 5.9 6.5 6.8 7.4 7.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 上面层 5.5 4.8 4.7 停靠带 车辙底部 部位 厚度 面层总厚度 17.1 14.7 16.8 16.2 17.2 16.7 结合取芯情况表中的各层厚度及对应路段的车辙情况，分析该高速公路车 辙引起的各结构层的变形情况为: 中面层 4.0 4.0 5.0 上面层 4.6/92.8 4.4/95.3 5.1/94.8 4.7 紧急 右轮迹 隆起 设计 测量位置 1.在车辙路段，轮迹处上面层厚度明显变薄，隆起处上面层厚度增加，数 下面层 停靠带7.5 车辙底部 6.0 部位 7.0 厚度 中面层 6.0/96.1 5.2/-- 6.2/95.9 5.0 值在 5 毫米左右;轮迹处与隆起处相比，上面层压实度变化不大; 面层总厚度 17 14.8 16.7 上面层 4.8/95.8 4.2/97.1 5.0/97.2 4.7 下面层 5.5/95.9 5.4/-- 5.8/95.5 7.0 2.车辙路段的轮迹处中面层厚度变薄，隆起处变厚;与隆起处和紧急停靠 测量位置 37.0 96.5 220.0 260.0 350.0 设计厚度 面层总厚度中面层 6.0/95.616.1 15.06.8/98.1 17.16.8/96.6 16.7 5.0 上面层 5.2 4.3 5.3 4.9 5.0 4.7 下面层 6.2/96.1 4.8/95.3 6.2/97.0 7.0 测量位置 15.5 91.0 177.5 270.0 362.0 设计厚度 中面层 5.1 4.5 5.0 4.5 4.8 5.0 面层总厚度 17.0 15.8 18.0 16.7 20 上面层 5.0 4.2 5.0 5.0 5.0 4.7 下面层 6.8 5.9 6.5 6.8 7.4 7.0 紧急 右轮迹 隆起 设计 中面层 5.0 测量位置 14.0 8.8 12.4 9.1 12.8 面层总厚度 17.1停靠带 14.7 车16.8辙底部 16.2 部位17.2 厚度16.7 下面层 7.0 上面层 4.6/92.8紧急 4.4/95.3右轮迹 5.1/94.8隆起 4.7 设计 面层总厚度 19.0 13.0 17.4 14.1 17.8 16.7 测量位置 评价模型做了进一步改进，采用了更为明确和直接的分项指标 。 停靠带 车辙底部 部位 厚度 中面层 6.0/96.1 5.2/-- 6.2/95.9 5.0 调查指标 评价指标 单项性能指标 南京航空航天大学硕士学位论文 带相比，轮迹处的中面层压实度有较为明显的增加; 3.车辙路段的轮迹处下面层厚度稍微变薄，下面层压实度有的增加有的减 少; 4.基层以下未见车辙变形。 车辙路段:上面层变形最明显，其次是中面层，再次是下面层。综合分析， 该高速公路车辙类型以剪切、压密为主，其中剪切变形最明显的是上面层，压 密变形最明显的是中面层;往往车辙深度越深，剪切变形所占的比例越大。 2.8 小结 本章介绍了所调研高速公路的交通数据采集、结构承载力、行驶质量、抗 滑性能、车辙和沥青路面破损六方面路况数据的定义、指标、量测方法和采用 的量测仪器，分析了该高速公路三种主要病害产生的原因和机理。 21 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 第三章 高速公路沥青路面使用性能评价 3.1 概述 路面使用性能评价是依据采集的路面状况数据，对路面性能满足使用要求 的程度做出判断。根据这一判断，可以衡量路网的服务水平，确定路网内需要 养护和改建路段，有针对性地选择相应的养护和改建对策，还可作为项目优先 排序的依据。 在 60 年代中期，由美国 AASHTO 根据近 10 年的试验观测结果，用多元回 归的方法建立客观与主观、因与果的联系，实现对路面使用性能的评价，提出 了世界上第一个路面使用性能评价模型(路面服务性能指数模型 PSI )[7,12]。 PSI 模型对 70 年代的公路养护管理技术，特别是路面管理系统有着深刻的影响。以 AASHTO 的 PSI 模型为范例，许多国家研究建立了不同概念和含义的路面使用 性能评价模型。 80 年代末期，我国交通部公路科学研究所根据沥青路面状况，在参考国外 模型的基础上，确定了沥青路面使用性能评价方法，建立了一般公路沥青路面 使用性能评价模型。在随后开发的国内路面养护管理系统( CPMS )时，对路面 [9] 评价模型做了进一步改进，采用了更为明确和直接的分项指标 。 路面使用性能的评价可分为单项指标评价和综合评价。路面的单项指标评 价是对路面的破损与分类进行分析的基础上，从路面性能的各个侧面对路面进 行评价;路面使用性能的综合评价是为了使各路段的路面状况具有可比性而建 立的一种对路面使用性能的总体评价。一般地，人们常将路面使用性能综合评 价简称为路面使用性能评价或路面评价。 在路面管理系统中，管理者更为关心的是路面的综合状况，因此对路面使 用性能进行综合评价的研究是非常必要的。路面使用性能综合评价首先要进行 单项指标评价，单项指标是路面使用性能综合评价的评价指标与输入量，是综 合评价研究工作的重要基础，评价指标体系选取的好坏直接影响着路面使用性 能评价的准确性与科学性。在研究路面使用性能评价方法之前，要对路面使用 性能常用评价指标进行研究与分析。 22 南京航空航天大学硕士学位论文 3.2 路面使用性能单项指标评价 沥青路面现有使用质量评价的内容包括:路面破损状况、行驶质量、强度 及抗滑性能。各评价内容见表 3.1。 表 3.1 路面性能评价指标 单项性能指标 调查指标 评价指标 路面破损 PCI DR 路面行驶质量 RQI IRI 强度 SSI PSSI 抗滑性能 SFC SRI 类型 程度 单位 权重( ，i ) 3.2.1 路面行驶质量评价 轻 0.6 2 龟裂 路面的行驶质量与路表面的平整度特性、车辆悬挂系统的振动特性、人对 中 0.8 平方米( m ) 振动的反应能力或接受能力三方面因素有关，从路面状况的角度来看，影响路 重 1.0 面行驶质量的主要因素是路面平整度。 轻 0.4 2 块状裂缝 路面平整度是评价路面使用质量的重要指标，可定义为路面表面诱使行驶 平方米( m ) 重 0.6 裂 车辆出现振动的高程变化。路面平整度好坏不仅影响到行车舒适性、行驶安全、 轻 0.4 纵向裂缝 长度( m )×0.2( m ) 路面损坏和车辆损坏等方面，而且直接关系到养护工程量的大小和路面使用的 缝 重 1.0 耐久性，是路面使用性能评价的一个重要方面，常用行驶质量指数 RQI 、国际 类 轻 0.4 横向裂缝 长度( m )×0.2( m ) 平整度指数 IRI 、路面平整度标准偏差 , 等几个指标来表征路面使用质量的好 重 1.0 坏。 轻 0.8 [13] 2 坑槽 计算: 行驶质量指数( RQI )按公式(3.1) 平方米( m ) 重 1.0 100 RQI , (3.1) 轻 0.6 2 1 ， ， 0 exp(，1IRI) 松散 平方米( m ) 重 1.0 式中: IRI —国际平整度指数， m / km ; 2 轻 0.4 平方米( m ) ， 0 —标定系数，采用 0.0185; 沉陷 重 1.0 变 ，1 —标定系数，采用 0.437。 轻 0.4 形 车辙 长度( m )×0.4( m ) 3.2.2 路面破损状况评价 重 1.0 类 轻 0.4 对于路面中各种不同的破损类型及不同的严重程度，采用路面状况指数2 波浪拥包 平方米( m ) 重 0.8 PCI 进行评价，路面状况指数由沥青路面破损率 DR 计算得出。 2 泛油 0.2 平方米( m ) 其他 2 修补不良 0.2 23 平方米( m ) 路面状况指数 行驶质量指数 ， A PCI ,100 ， DR 1 , R 100 SRI min 1 ， ， 0 exp(，1SFC) 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 沥青混凝土路面破损类型和换算系数按表 3.2 确定。 表 3.2 沥青混凝土路面破损类型和换算系数 单项性能指标 调查指标 评价指标 路面破损 PCI DR 路面行驶质量 RQI IRI 强度 SSI PSSI 抗滑性能 SFC SRI 类型 程度 单位 权重( ，i ) 轻 0.6 2 龟裂 中 0.8 平方米( m ) 重 1.0 轻 0.4 2 块状裂缝 平方米( m ) 重 0.6 裂 轻 0.4 纵向裂缝 长度( m )×0.2( m ) 缝 重 1.0 类 轻 0.4 横向裂缝 长度( m )×0.2( m ) 重 1.0 轻 0.8 2 坑槽 平方米( m ) 重 1.0 轻 0.6 2 松散 平方米( m ) 重 1.0 2 轻 0.4 平方米( m ) 沉陷 重 1.0 变 轻 0.4 形 车辙 长度( m )×0.4( m ) 重 1.0 类 轻 0.4 1.路面综合破损率 DR 按公式(3.2)计算: 2 波浪拥包 平方米( m ) 重 21 0.8 ， A i i 2 泛油 0.2 i ,1 平方米( m ) (3.2) DR , 100 其他 A 2 修补不良 0.2 平方米( m ) 路面状况指数 行驶质量指数 式中: DR —沥青混凝土路面破损率(%)，沥青混凝土路面破损率为路面各种破 ， A PCI ,100 ， DR 1 , R 24 100 SRI min 1 ， ， 0 exp(，1SFC) 是说，如果 ( ui ) 与 ( vi ) 有定义，且 ci , 0 ， i =1，2，…， k ; pi 为权重， (c u ) , (civi ) pi 南京航空航天大学硕士学位论文 损的折合面积之和与调查路面面积之比，以百分数表示; Ai —沥青混凝土路面破损中，第 i 类破损(分严重程度)的调查面积，m2 ; A —沥青混凝土路面的实际调查面积(调查段长度与有效路面宽度之 积)， m2 。 2.路面破损状况评价指标 PCI 的数值 PCI 的数值范围为 0,100，其值越大，路况越好。 PCI 是根据公式(3.3) [13] 计算: ， PCI ,100 ， DR 1 (3.3) 0 式中: ， 0 —标定系数，采用 15.00; ，1 —标定系数，采用 0.412。 3.2.3 结构承载力 路面结构的承载能力，是指路面在达到预定的损坏状况之前还能承受的行 车荷载作用次数，或者还能使用的年限[14]。它可以确定路面的剩余寿命，预估 路面何时需要进行改建，并为加铺层设计提供有价值的参数。 对路面结构承载能力进行评价，使路面强度满足使用要求，对路面进行弯 沉测量。本文以强度评价指标 SSI [15]为参数来确定路面结构承载能力，确定路面 的剩余寿命，从剩余寿命的长短，可以判断路面结构的完好程度及其破损发展 的速率。结构强度指数表示为: 路面允许弯沉值 l (3.4) SSI , , R 路段代表弯沉值 l0 式中: l R —路面允许弯沉值; l0 —路面代表弯沉值。 当 SSI =1 时，表明结构强度储备量为 0，处于临界状态;当 SSI <1 时，表明 已有车辆荷载作用超过路面的结构承载能力;当 SSI >1 时，表明路面结构强度 有储备量。 结构强度指数 PSSI 根据公式(3.5)[13]计算: 100 (3.5) PSSI , 1 ， ， 0 exp(，1SSI) 式中: ， 0 —标定系数，采用 15.71; 25 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 ， 1—标定系数，采用-5.19。 3.2.4 路面抗滑性能指数 路面安全性主要用路表面抗滑性能来表征。路面抗滑性能是指车辆轮胎受 到制动时沿路表面滑移所产生的抗滑力。通常，路面抗滑能力看作是路面的表 面特性，以摆值 BPN 或横向力系数 SFC 表示，并定义[14]为: Fs (3.6) f s , P 式中: f s —摩阻系数; Fs —作用于路表面的摩阻力; P —垂直于路表面的荷载。 抗滑性能指数 SRI 根据公式(3.7)[13]计算: 100 SRI min (3.7) SRI , ， SRI min 1 ， ， 0 exp(，1SFC) 式中: SFC —横向力系数，按实测值计; SRI min —抗滑性能限值，采用 25; ， 0 —标定系数，采用 266.0; ， 1—标定系数，采用-0.139。 3.3 路面使用性能综合评价 为了对路面使用性能进行综合评价，必须使用综合评价指标。综合评价指 标用 PQI 表示，通常用路面使用性能各分项指标的加权算术平均值来定义 PQI [13] ，即 (3.8) PQI , p1 , PCI ' ， p2 , RQI ' ， p3 , SSI ' ， p4 , SRI ' 式中: PCI ' 、 RQI ' 、 SSI ' 、 SRI ' 分别为百分制的 PCI 、 RQI 、 SSI 、 SRI ， p1 、 p2 、 p3、 p4 为相应单项评价指标的权重。 设 PCI 、 RQI 、 SSI 和 SRI 四个的权重分别为 0.35、0.35、0.20 和 0.10。 现有两个不同路段， PCI 、 RQI 、 SSI 和 SRI 的值分别为 76.0、35.8、75.0、 77.0 和 65.0、60.0、60.0、61。根据公式(3.8)进行计算得到这两个路段的 PQI 值均为 61.85。 26 南京航空航天大学硕士学位论文 加权几何平均值适用于以下情形:多个指标之间不能相互补偿，只要其中 一个指标值较差，无论其它指标取值多大，综合评价也很差。这种情况恰好与 加权算术平均值相反，它反映了多个指标之间“不可偏废”的特征[16]。而这一 特征正是评价路面使用性能的一个重要原则，故采用加权几何平均值来定义 PQI 。 另外，采用加权几何平均值能够消除量纲的变化对综合值的影响[17]。也就 k 1 k 1 k k 是说，如果 ( ui ) 与 ( vi ) 有定义，且 ci , 0 ， i =1，2，…， k ; pi 为权重， i ,1 i ,1 那么式(3.9)和(3.10)一定保持一致，而采用加权算术平均值则没有这个性 质。 k k pi (3.9) (c u ) , (civi ) pi i i i ,1 i ,1 k k pi 3.10) ( u i , vi pi i ,1 i ,1 [18] 因此，本文采用了加权几何平均值(亦即多指标并合方法中的乘法法则) 来定义 PQI : (3.11) PQI , (PCI ' ) p1 , (RQI ' ) p2 , (SSI ' ) p3 , (SRI ' ) p4 其中， p1 、 p2 、 p3、 p4 分别为 PCI 、 RQI 、 SSI 、 SRI 的权重。 采用公式(3.9)计算，两个路段的 PQI 分别为 58.32 和 61.81， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 后者的 路况比前者好一些，这也与实际情况相符。 路面状态划分后，每一状态均对应一个 PQI 。记状态 i 的 PQI 为 PQI i ，其 计算公式如下: (3.12) PQIi , (PCIi ' ) p1 , ( RQI 'i ) p2 , (SSI 'i ) p3 , (SRI 'i ) p4 其中， PCIi ' 、 RQI i ' 、 SSIi ' 、 SRIi ' 分别为状态的百分化 PCI 、 RQI 、 SSI 、 [13] 。 SRI 的中值。权重取值参考表 3.3 现选取 10 个断面中的典型实测数据，由公式 3.1、3.3、3.5、3.7 和 3.11 及表 3.4，计算路面使用性能各单项指标和状态及综合评价指标和状态，计算结 果见表 3.5，从结果可以看出，采用加权几何平均值计算路面使用性能综合评价 指标更符合实际情况。 27 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 3.3 沥青混凝土路面 PQI 指标权重系数 路面状况指数 行驶质量指数 里程 DR IRI RQI PCI 状态 状态 (%) ( mm ) 3.40 75.2 优 0.67 97.6 优 K 34+000- K 35+000 5.41 70.0 良 1.05 97.2 优 K 35+000- K 36+000 [19] 1.62 81.7 良 0.89 97.3 优 K 36+000- K 37+000 表 3.4 路面使用性能指标评价标准 0.82 86.2 优 0.57 97.7 优 K 37+000- K 38+000 路面状况指数 行驶质量指数 里程 10.1 61.3 中 0.82 97.4 优 K 38+000- K 39+000 DR IRI RQI PCI 状态 状态 4.60 72.0 良 0.77 97.5 优 K 39+000- K 40+000 (%) ( mm ) 2.88 76.9 良 0.69 97.6 优 K 40+000- K 41+000 3.40 75.2 优 0.67 97.6 优 K 34+000- K 35+000 1.20 83.8 良 0.72 97.5 优 K 41+000- K 42+000 5.41 70.0 良 1.05 97.2 优 K 35+000- K 36+000 2.18 79.4 良 0.92 97.3 优 K 42+000- K 43+000 1.62 81.7 良 0.89 97.3 优 K 36+000- K 37+000 3.02 76.4 良 1.14 97.1 优 K 43+000- K 44+000 0.82 86.2 优 0.57 97.7 优 K 37+000- K 38+000 等级 10.1 61.3 中 0.82 97.4 优 K 38+000- K 39+000 表 3.5 路面使用性能各指标评价表 优 良 中 次 差 指标 4.60 72.0 良 0.77 97.5 优 K 39+000- K 40+000 路面状况指数 行驶质量指数 PQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 ， A 2.88 76.9 良 0.69 97.6 优 K 40+000- K 41+000 PCI ,100 ， DR 1 ?85 DR 70~85 55~70 IRI40~55 ,40 PCI 1.20 83.8 良 0.72 97.5 优 K 41+000- K 42+000 RQI PCI 状态 状态 , R 里程 (%) ( mm ) RQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 2.18 79.4 良 0.92 97.3 优 K 42+000- K 43+000 100 SRI min 3.40 75.2 优 0.67 97.6 优 K 34+000- K 35+000 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 PSSI 3.02 76.4 良 1.14 97.1 优 1 ， ， 0 exp(，1SFC) K 43+000- K 44+000 5.41 70.0 良 1.05 97.2 优 K 35+000- K 36+000 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 SRI 等级 是说，如果 ( ui ) 与 ( vi ) 有定义，且 ci , 0 ， i =1，2，…， k ; pi 为权重， 优 良 中 次 差 1.62 81.7 良 0.89 97.3 优 K 36+000- K 37+000 评价指标 权重系数 指标 (c u ) 0.82 86.2 优 0.57 97.7 优 K 37+000- K 38+000 0.35 PCI PQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 , (civi ) pi 10.1 61.3 中 0.82 97.4 优 K 38+000- K 39+000 RQI?85 70~85 55~70 40~550.35 ,40 PCI u 4.60 72.0 良 0.77 97.5 优 K 39+000- K 40+000 RQI ?85 70~85 55~70 40~550.2 ,40 SSI , vi pi 2.88 76.9 良 0.69 97.6 优 K 40+000- K 41+000 SRI 的中值。权重取值参考表?85 3.375~85 60~75 40~600.1 ,40 PSSI SRI 1.20 83.8 良 0.72 97.5 优 K 41+000- K 42+000 结构强度指数 抗滑性能指数 综合评价 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 SRI 里程 2.18 79.4 良 0.92 97.3 优 K 42+000- K 43+000 里程 状 状 评价指标 PSSI SFC权重系数 PQI SSI SRI 状态 3.02 76.4 良 1.14 97.1 优 K 43+000- K 44+000 态 态 0.35 PCI 等级 3.77 100 优 74 99.3 优 89.7 优 K 34+000- K 35+000 优 良 中 次 差 RQI 0.35 指标 4.08 100 优 90 99.9 优 87.4 优 K 35+000- K 36+000 0.2 SSI 28 PQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 1.77 99.8 优 91 99.9 优 92.2 优 K 36+000- K 37+000 0.1 SRI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 PCI 1.37 98.7 优 77 99.6 优 93.9 优 K 37+000- K 38+000 结构强度指数 抗滑性能指数 综合评价 RQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 里程 5.88 100 优 78 99.6 优 83.5 良 K 38+000- K 39+000 状 状 SFC PSSI PQI SSI SRI 状态 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 PSSI 2.08 100 优 83 99.8 优 88.3 优 K 39+000- K 40+000 态 态 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 SRI 7.69 100 优 92 99.9 优 90.4 优 K 40+000- K 41+000 3.77 100 优 74 99.3 优 89.7 优 K 34+000- K 35+000 南京航空航天大学硕士学位论文 表 3.5 路面使用性能各指标评价表 路面状况指数 行驶质量指数 里程 DR IRI RQI PCI 状态 状态 (%) ( mm ) 3.40 75.2 优 0.67 97.6 优 K 34+000- K 35+000 5.41 70.0 良 1.05 97.2 优 K 35+000- K 36+000 1.62 81.7 良 0.89 97.3 优 K 36+000- K 37+000 0.82 86.2 优 0.57 97.7 优 K 37+000- K 38+000 10.1 61.3 中 0.82 97.4 优 K 38+000- K 39+000 4.60 72.0 良 0.77 97.5 优 K 39+000- K 40+000 2.88 76.9 良 0.69 97.6 优 K 40+000- K 41+000 1.20 83.8 良 0.72 97.5 优 K 41+000- K 42+000 2.18 79.4 良 0.92 97.3 优 K 42+000- K 43+000 3.02 76.4 良 1.14 97.1 优 K 43+000- K 44+000 等级 优 良 中 次 差 指标 3.4 小结 PQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 PCI 本章对路面使用性能的各个单项指标进行了评价，在已有研究的基础上， RQI ?85 70~85 55~70 40~55 ,40 采用加权几何平均值计算路面使用性能综合评价指标，并增加了抗滑性能指标。 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 PSSI 最后选取 10 公里断面中的部分实测数据，计算路面使用性能的单项指标和综合 ?85 75~85 60~75 40~60 ,40 SRI 评价指标，验证了采用加权几何平均值计算路面使用性能综合评价指标与实际 评价指标 权重系数 情况更相符。 0.35 PCI RQI 0.35 0.2 SSI 0.1 SRI 结构强度指数 抗滑性能指数 综合评价 里程 状 状 SFC PSSI PQI SSI SRI 状态 态 态 3.77 100 优 74 99.3 优 89.7 优 K 34+000- K 35+000 29 4.08 100 优 90 99.9 优 87.4 优 K 35+000- K 36+000 1.77 99.8 优 91 99.9 优 92.2 优 K 36+000- K 37+000 1.37 98.7 优 77 99.6 优 93.9 优 K 37+000- K 38+000 5.88 100 优 78 99.6 优 83.5 良 K 38+000- K 39+000 2.08 100 优 83 99.8 优 88.3 优 K 39+000- K 40+000 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 第四章 高速公路沥青路面性能预测模型 4.1 概述 60 年代初，Carey 和 Irick 在 AASHTO 试验路研究中，第一次提出了路面 性能预测的概念[20]，之后，路面性能预测随着路面管理系统的发展而发展。路 面使用性能的预测是路面管理系统的重要组成部分，它不仅为养护对策的选择 提供信息支持，也为养护策略长期规划提供决策支持。预测是希望从事物过去 的变化过程找出它的发展规律，再根据这个规律预见事物的未来。对于路面性 能的预测，把这种规律叫做路面性能预测模型。在早期，由于获得路面性能数 据比较困难，因而更多的是建立在小规模实测数据基础上的简单的线性模型。 在科学范畴内，通常把已有的预测模型分为运动(力学)方程预测模型和数理统 计模型两大类。由于影响路面使用性能衰变的因素很多，包括路基路面结构、 路面类型、交通荷载、环境、公路等级、施工质量和养护水平等。因此，除少 数力学模型外，通常在概率意义下，用统计模型描述路面性能在以后某时刻出 现某状态的可能，其中能够得出确定性路面性能状态的称为确定型模型，得出 其概率的称为概率型模型。 路面管理系统的一个重要特征就是能够进行若干年分析和提供若干年的养 护计划，在时间、空间上优化分配给定的养护预算资金。正是因为路面管理系 统的这种功能，使指定年度内的路面管理优化决策和当前年度的简单的优化决 策明显不同，这主要体现在路面性能预测上。进行路面性能预测的方法是建立 路面性能预测模型，根据当前年的路面性能指标预测未来年的路面性能指标。 预测指标通常包括破损、平整度、强度和摩擦系数四大类。国外的路面管理系 统基本上不包含路面强度和抗滑性能的预测模型，国内一般都包括这四种指标， 或者更多一些[20]。 高速公路沥青路面性能预测的目的:建立路面性能预测模型。根据建立的 预测模型，在适当时间内对路面采取相应的养护方案后，对路面使用性能的影 响。分析表明，对某一路段采取某一养护对策，就应采用相应的性能预测模型; 预测方案实施后，在分析期内对路面性能的影响。在路面管理系统中，路面性 30 南京航空航天大学硕士学位论文 能预测模型用来预测分析年度内各路段的性能指标值，选择合适的方案，达到 养护资金优化的目的。 4.2 路面性能预测模型的类型和研究方法 路面性能预测模型按影响因素及预测机理分为:(l)经验型模型:对实测数 据用多元回归技术进行回归;(2)力学模型:根据理论分析及室内试验得到方程 和系数;(3)力学,经验型模型:首先建立力学模型，再用实测数据标定模型参 数。从表达方式上可分为确定型和概率型路面性能预测模型。以下按照分类， 简单分析各种路面性能预测模型。 4.2.1 确定型预测模型 在现有路面管理系统中，较多采用确定型模型预估路面的基本反应(应力、 应变或位移等)、结构性能、功能性能和使用寿命(以累计轴载作用次数或时间 计)等。确定型模型的建模方法主要有力学法、力学,经验法和经验(回归)法三 种类型[10]。 4.2.1.1 力学法 力学法是指利用弹性理论模型(弹性层状体系或弹性地基板)或粘,弹性理 论模型，通过结构分析得到路面在荷载作用下的应力、应变或位移反应，然后 通过经验回归的方法建立路面反应同使用性能参数衰变速率之间的关系。典型 的力学,经验模型有:Ullidtz 在 PERS(性能和经济评价系统)中的路面破损、 车辙与路龄、荷载、材料弹性模量的关系模型[21];Ohio PMS 中建立的破损预测 模型[22]，以及 MMOPP (路面性能数学模型)中建立的路面破损与荷载交通量和应 力的关系模型[23]。 美国俄亥俄州交通部开发了第三代的 PMS。该系统利用野外采集的数据开发 了路面破损的预测模型，预测指标采用范围为 0,100 的路况分级指标 PCP ，计 算方法是:1)折减数=破损权重×严重性权重×范围权重，2) PCP =100 为各种 破损的折减数总和。 31 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 4.2.1.2 力学,经验法 力学,经验法建模方法由两部分组成:第一部分是力学分析，确定路面各 结构层的模量值，在设计条件下计算临界应力、应变或位移值;第二部分是建 立路面反应(应力或应变等)，同时利用性能参数衰变之间的经验关系，该种方 法建立的模型是结构分析和实测数据相结合的产物。模型的形成和引入的变量 可以根据专业理论知识确定，系数则通过对使用性能参数的实测数据，分析得 到的路面反应。如美国沥青协会的沥青路面设计方法中，根据室内小梁疲劳实 验结果，并按 AASHTO 试验路观测资料调整后得到轮迹带开裂量为 10%以下时沥 青混凝土面层的疲劳方程[10]: 6 3 (4.1) , 15.947 3.291lg(, lg N f t /10 ) 0.8541lg(E '/10 ) 式中: N f —达损坏时，80 KN 当量单轴荷载的作用次数; , t —沥青混凝土面层的最大拉应变; E ' —沥青混凝土的复数模量。 根据所查资料，国内仅有基于单项变量，依靠力学,经验法建立使用性能 预估的模型[24]。 4.2.1.3 经验(回归)法 在预测精度容许的情况下，为了避开力学,经验法复杂的结构分析，可以 利用多元回归分析技术建立回归方程，以预估使用性能变量随某些影响变量(如 年龄、交通、路面结构等)的变化。所考虑的影响变量数较多时，可采用逐步 回归分析技术筛选出有统计意义的变量。 建立经验型模型，首先要确定与路面某项性能有关的各种因素，再通过多 元回归技术建立路面性能与这些因素的回归关系，然后通过这些确定的因素预 测路面性能。典型的经验型模型有美国空军在 PAVER 系统[23]中，通过逐步回归 法建立的路面状况指数预测模型;挪威公路局建立的平整度预测模型[25];明尼 苏达运输部在 1984 年针对路面破损和服务性能指数 PSI 开发了路面性能预测模 型[26]。我国各省市根据本地区公路网的实际情况，建立了路面使用性能的预测 模型，如广东和北京根据干线公路网沥青路面近年来积累的路况资料，通过整 理和分析，用回归方法建立的 PCI 和 RQI 的确定型预估模型[27]。 美国南达科他州路面管理[23]应用了经验型模型进行路面性能预测。在建立 32 南京航空航天大学硕士学位论文 模型的过程中，总结了如下的经验:选择预测方法和确定路面影响因素是十分 重要的。 美国工程公司开发的 PAVER 系统应用了比较简单的经验型预测模型，我国 交通部科学研究所的 CPMS 中采用的是一种简单的经验预测模型[9]，它将确定型 模型和概率性模型的特点结合起来，在考虑当前路况的基础上，考虑了路龄。 考虑了三种建模形式:分阶段、复指数曲线和修正 S 曲线。预测的指标包括: 路 面状况评价指数 PCI 、行驶质量指数 RQI 、路面结构指数 PSSI 、车辙深度指数 RD 和抗滑性能指数 SRI 。其中， PCI 的修正 S 曲线预测模型见式(4.2)。 (4.2) ， PCI , PCI MIN (PCI MAX PCI MIN)/[1 ， Exp(， 0 , t )] 式中: t —路龄; PCI MIN 、 PCI MAX 、 ， 0 —参数。 经验模型的结构(参数和函数形式)选取依赖于主观对所选参数之间关系的 理解和认识程度，其可靠性取决于资料和数据的准确性和充分性，因此，该方 法存在着缺陷。 4.2.2 概率型预测模型 由于影响路面使用性能变化的因素，如荷载、环境、材料性能和养护水平 等都具有不同程度的变异性，使用性能变化的速率是不确定的，它可能比预期 的快，也可能比预期的慢。显然，确定型模型无法反映使用性能变化的不确定 性，因而并不能保证得到可靠预估。由此产生了概率型预估模型，概率型模型 主要有残存曲线模型、马尔可夫模型和半马尔可夫模型，其中应用最广泛、最 完善的是马尔可夫模型。 应用马尔可夫过程建模的步骤主要包括:1)选择使用性能变量，定义路况 状态;2)为不同路面类型或各种养护和改建措施分别提出转移概率矩阵;3)利 用转移概率矩阵预测某时段处于某种路况状态的概率。 转移概率矩阵是马尔可夫模型的核心内容和关键，目前有经验判断、统计 分析和回归分析三种方法可用来计算转移概率矩阵。 经验判断法:在缺少路况检测数据的情况下，可以根据工程经验主观确定 转移概率矩阵。这种凭经验确定的转移概率矩阵，可靠性较差，可通过若干年 的应用和验证，逐步修正使之趋近客观的状态转移规律。 统计分析法:在具备数年路况检测数据的条件下，为了克服主观经验确定 33 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 转移概率矩阵的不可靠性，可以利用统计分析方法为每一个预先划定的子网或 每种路面对策分别计算路面状况经过某一时段由某一状态到达另一状态的频 率，并以此作为转移概率矩阵的元素，形成转移概率矩阵。应用统计分析方法 建立转移概率矩阵的可靠性，主要取决于路况数据检测时期的长短和数据采集 的精度。这种方法逻辑简单，易于理解接受，但数据采集工作量大、周期长、 费用高。 回归分析法:在路况检测数据的数量不足以采用统计分析建立可靠的转移 概率矩阵，而又对依靠经验判断拟定转移概率矩阵的不可靠性有所顾虑的情况 下，可采用回归分析方法确定转移概率矩阵。这种方法首先对所选定的使用性 能变量及其影响变量进行回归分析，建立回归方程，然后利用得到的回归方程 计算某一时段末因变量的期望值和方差，据此可得出使用性能变量预估值的概 率分布。 4.3 路面使用性能马尔可夫预测 4.3.1 基本原理 事实上，路面使用性能具有不确定的特点:(1)路面承受行车荷载的大小 是随机的，行车荷载(轮迹)在路面上的横向分布是随机的;(2)路面受环境因 素的作用，包括温度、湿度等具有很大的随机性和不确定性;(3)路面结构层 组成材料的施工质量有很大的变异性，路面日常养护维修对路面使用性能参数 的变化有很大影响。这些因素大都具有随机性和不确定性，本课题采用马尔可 夫过程预测路面使用性能。 马尔可夫分析的基本假定，在进行马尔可夫分析时假定: 1.预测期系统状态数保持不变; 2.系统状态转移概率矩阵不随时间变化; 3.状态转移概率仅仅受前一状态影响，此即马尔可夫过程的无后效性。 马尔可夫基本模型:一个可能具有 m 个状态的系统，状态变化只发生在参 数的离散值上，一般说来，系统将来处于状态 i 的概率与它全部历史有关，所以 应该用条件概率: (4.3)P( X n，1 , i / X 0 , x0 , X 1 , x1, , , ,, X n , xn ) 34 南京航空航天大学硕士学位论文 其中 X 0 , x0 ， X 1 , x1 ，…， X n , xn 代表系统以前的所有状态，如果将来的状态 只与现在的状态有关，条件概率变为: (4.4) P( X n，1 , i / X 0 , x0 , X 1 , x1, , , ,, X n , xn ) , P( X n，1 , i / X n , xn ) 此过程称为马尔可夫过程。 对于马尔可夫链，可以将从时刻 tm的状态 i 变为 tn时刻的状态 j 的条件概 率表示为: (4.5) n , m pij (m, n) , P( X n , j / X m , i) 如果 pij (m, n) 只与时间差 tn tm 有关，而与时间起点 tn 无关，则称为齐次马 尔可夫链。对一个具有 m 个状态的系统，可以将各种情况的转移概率归纳为一 个矩阵来表示，即转移概率矩阵: , p11 p12 ,,, p1m ， , , p p ,,, p 21 22 2m , , (4.6) P , , ,,, ,,, ,,, , , , ,,, p pm1 pm 2 mm ， n 步转移概率矩阵表示为: (4.7) P(n) , P(n 1) , P , P(n 2) , P , P , , , ,P(0) , P n 系统在任何时刻的状态概率是由初始状态概率和转移概率确定的。 4.3.2 高速公路性能预测实例 本课题采用马尔可夫过程模型对使用性能进行预测，主要对路面状况指数 和行驶质量指数两个方面来建立性能预测模型。 路面使用性能用五个变量来表示:优、良、中、次、差 ，并且根据五个等 级[15]划分标准，计算各个变量对应的变化范围。 转移概率矩阵的形成是马尔可夫模型的关键，有三种方法可以提出转移概 率矩阵，即经验判断、统计分析和回归分析。本文采用回归分析法建立转移概 率矩阵，参照国内外沥青路面关于使用性能随时间变化的回归方程，以江苏省 某高速公路的检测数据标定参数，得到关于该高速公路的使用性能回归方程， 然后按照下面的方法建立转移概率矩阵[9]: 1.按照各个变量等级的范围，确定各自状态的中值 M =[ m1 ， m2 ，…， mi ，…]; 2.以 i 状态的中值 mi 代入回归方程，计算使用年数 yi ; 35 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 3.以 yi ， 1年代入回归方程求得一年后的某个使用性能的期望值 E ; 4.假定使用性能变量在所有可能取值的范围内呈正态分布，以期望值 E 为 平均值，回归方程精度为标准差，计算各个状态内的概率分布; 5.由工程经验可知，在没有养护维修情况下，路面使用性能将逐渐降低， 不会发生逆转，而路面状态等级也随之发生改变。因为路面状态等级随着路面 寿命增长而降低，则当 i , j 的时候，Pij必然为 0( i 、 j 表示马尔可夫链中的状 态等级)。所以，在没有养护维修的情况下，路面状态等级只发生两种变化:不 变或降低到相临的下一级，这一假设可以通过设置合理的时间单位来实现，通 常转移概率矩阵对应的时间单位是一年，这种假设也符合工程实际(路面养护 计划一般是每年制定一次)。基于上述假设，转移概率矩阵可以简化为如下形式: 0 ， , a11 0 0 a12 , 0 a23 a22 0 ,, , 0 (4.8) 0 a34 0 , P , Pij , , 0 a33 , , 0 0 a44 , 0 , a45 , 0 0 0 1 ,， 0 则第 t 年的使用性能可用式(4.9)计算得到: (4.9) Pt , P0 , P 本论文以前三年的实测数据表 4.1 和表 4.2 进行回归，具体参数如表 4.3 所示。PCI 和 IRI 离散成 5 个状态空间:I PCI =[100,85，85,70，70,55，55, 40，40,0]和 I IRI =[0,4，4,5，5,7，7,9，,9]，以年为基本单位构成参 数空间， PCI 和 IRI 的参数空间均为:T =[0，1，2，…]，按照上述计算马尔可 夫转移概率矩阵的步骤，依次建立了路面破损和平整度的转移概率矩阵，见表 4.4 和表 4.5。 在建立了路面性能指标的概率转移矩阵之后，即可对高速公路未来若干年 的路况 PCI 和 IRI 分布状态进行预测。 根据马尔可夫过程的无后效性，未来 t 年的路况分布状态 Pt 可由路况初始分 布 P0 和一步转移概率矩阵 P 来确定，即按式 4.9 进行使用性能预测。 经过实际调研，路面 PCI 和 IRI 的初始概率矩阵分别为: (4.10) P1 =[0.5562 0.3021 0.1126 0.024 0.0051] (4.11) P2 =[0.6126 0.2205 0.165 0 0.0019] 根据公式 4.9 计算各年的路面 PCI 、 IRI 预测结果如表 4.6 和表 4.7。 36 南京航空航天大学硕士学位论文 表 4.1 调研路段路面破损实测数据与规范计算值 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 注:第一年、第二年、第三年的均值分别为年份 98.76、91.32、86.25。 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 表 4.2 调研路段路面实测平整度值 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 第 号 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 1.346 二 0.035t 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 年 0.21 y 注:第一年、第二年、第三年的均值分别为0.37 90.0 0.382.47 、5.6189.9、7.36 。 0.15 93.1 0.63 87.6 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 优 良 中 次 差 三 表 4.3 路面性能指数回归方程 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 优 0.8988 0.1012 0 0 0 年 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 年 路段破 良 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 0 0.3056 0.6944 0 0 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 年份 中 实测平整度值( mm / km ) 0 0 0.3795 0.6205 0 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 次 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 0 0 0 0.2266 0.7734 第一年 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 差 0 0 0 0 1 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 优 良 中 次 差 第二年 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 37 优 0.7121 0.2879 0 0 0 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 良 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 0 0.667 0.333 0 0 第三年 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 中 0 0 0.7111 0.2889 0 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 序 次 0 0 0 0.7951 0.2049 路面性能指数 回归方程 a b 方差 三 号 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 差 0 0 0 0 1 年 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 4.4 PCI 转移概率矩阵 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 年 路段破 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 表 4.5 IRI 转移概率矩阵 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 份 计算值 计算值 计算值 计算值 三 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 一 年份0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 实测平整度值( mm / km ) 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 5.01 4.26表 4.6 PCI7.17 第 4,5.686 年预测结果 4.88 5.38 第二年 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率(第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 三 第 0.00040.97 99.485.2 0.00081.08 99.284.5 0.000151.43 99.682.6 0.00660.54 98.188.4 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 年 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 序 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 路面性能指数 回归方程 a b 方差 年 号 年份 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 实测平整度值( mm / km ) 1.346 第 0.035t 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 1 表 4.7 IRI 第 4,6 年预测结果 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 第一年 0.21 y 二 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 2 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.61.59 -0.210.19 1.2092.4 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 年 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 0.37 90.0优 0.38 良 89.9 中0.15 93.1次 0.63 差 87.6 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 第 第 优0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 0.36 6.12 90.20.8988 6.7 0.270.1012 3.89 91.35.14 0 0.186.05 92.67.020 0.76 0 86.6 一 三 良0.00750.97 85.298.0 0.00441.08 84.598.4 0.00141.43 82.699.0 0.0140.54 88.497.4 7.05 0 8.87 0.30566.89 6.32 0.69448.27 9.000 0 第三年 年 年 中0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 1.39 7.21 82.80 7.25 0.85 6.580 86.06.26 0.37951.667.18 0.620581.57.49 1.28 0 83.4 从上述预测结果可以看出，第 4 年路面状况、第 5 年路面状况和平整度都 处于良，第第年份 4 年平整度处于优，而到第 6 年时路面状况和平整度都处于中的状 序 次0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 0 实测平整度值(0 mm / km0 ) 0.2266 0.7734 路面性能指数 回归方程 a b 方差 二 号 态。根据预测结果，不同的状态应采取不同的养护措施，保证高速公路的路面 差0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 2.63 0 2.98 2.310 1.90 0 2.38 2.870 1 第一年 1.346 年 使用性能保持在优良状态。 0.035t 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 1 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 优 良 中 0.035次 1.346差 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 2 优 1.59 -0.21 1.20 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 路面行驶质量指数0.7121 IRI 0.2879 0 0 0 IRI , 1.59e 第二年 三 38 0.97 85.2优 1.08 良 84.5 中1.43 82.6次 0.54 差 88.4 良 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 0 0.667 0.333 0 0 年 优 中1.39 82.80.8988 0.850.1012 86.0 0 1.66 81.50 1.28 0 83.4 7.05 08.87 6.890 6.32 0.71118.27 0.28899.00 0 第三年 年份 良 次 7.21 0 7.25实测平整度值( 6.580.3056 mm6.26 / 0km.6944 )7.18 7.490 0 0 0 0 0.7951 0.2049 中 序 差 2.63 0 2.98 2.310 1.90 0.37952.38 0.62052.87 0 0 0 0 0 1 第一年 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 次 优 0 良 0 中 0 次 0.2266差 0.7734均值 南京航空航天大学硕士学位论文 4.4 小结 本章以实际调研高速公路破损和平整度数据为基础，根据马尔可夫过程， 对路面使用性能进行预测，建立了马尔可夫转移概率矩阵，并预测了未来三年 路面的状况，为采取正确的养护措施提供了依据。 39 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 第五章 高速公路沥青路面费用分析及养护决策 5.1 路面状态的划分 路面状态比较复杂，单从破损类型来看，沥青混凝土路面有裂缝类、松散 类、变形类和其它类 4 个损坏类型[15]，其中每一个类型可分为若干小类，每一 小类又按严重程度分为不同等级。除了破损状况以外，路面使用性能还表现在 路面行驶质量、路面强度、抗滑能力、路面破损四个方面。由于路面使用性能 是连续的，有必要进行离散化，使之成为若干个离散的路面状态。 美国亚利桑那州路面管理系统依据平整度、路面开裂量和初裂指数三个指 标把路网划分为 45 个状态[28]，初裂指数是评估路面从修建或大中修养护到裂缝 第一次出现的实际概念性指数。亚利桑那州根据这三个指标来划分路面状态， 与其实际养护方法相符，但这并不适用于我国。 在我国的路面养护技术规范中[29]，采用路面状况指数、行驶质量指数、路 面强度和抗滑性能指数四个方面进行路面使用性能的评价，因而在进行路面使 用性能评价时一般采用路面养护规范建议的指标。 路面状态的划分应遵循以下原则: l.对各个状态，都有定义的养护对策(包括日常养护)，并且相同的路面状 态，具有相同的养护对策集，路面状态的划分要与养护措施相匹配; 2.相同的路面状态一般具有相同的变化规律，即采取同样的养护措施后， 相同的路面状态应具有相同的转移概率矩阵。如果对同一类型路段的养护效果 不同，就应对这一类型进行更进一步的划分; 3.各个路面状态应具有某种程度的共性[10]，这些共性是指相同地区、相同 路面结构、相同交通量等，因为这些因素影响路面使用性能衰变特性和养护措 施选择。 在进行路面状态划分之前，须将整个路网划分为若干个子网。这是因为不 同子网的路面性质及养护政策存在着差异。划分子网相当于将整个系统分解为 若干个子系统，有利于优化。 根据我国现行的路面养护规范[29]，按路面类型、公路等级、交通量三个方 面进行子网的划分。 40 南京航空航天大学硕士学位论文 路面状态划分的具体步骤如下: 1.将整个路网细化，进行子网划分; 2.根据路面状态与养护措施相匹配的原则划分路面状态; 3.如果同一路面状态的转移概率矩阵不同，那么再对这一路面状态进行进 一步的划分。 子网划分如下: 路面类型:水泥混凝土路面和沥青混凝土路面; 公路等级:高速和一级公路、二级及以下公路两种; 交通水平:低(<200/ d )、中(200,1500/ d )、高(>1500/ d )三种水平。 除去“低交通量”的“高速、一级公路”这个不可能的组合，整个路网被 划分为 10 个子网。 在本课题中只讨论高速公路沥青路面的状态划分，由原来的二级公路[17]提 高到高速公路，并增加了路面抗滑性能，其状态划分标准见表 5.1。 表 5.1 高速公路沥青路面的状态划分标准 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 年份 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 根据沥青路面养护技术规范和高速公路养护决策树[30]，把 PCI 分为 5 个等 级，RQI 分为 3 5.01个等级， 4.26SSI 分为7.17 2 个等级，5.68 SRI 4.88分为 2 5.38个等级，共有 5×3×2 第二年 ×2=60 个路面状态，路面状态及 PQI 值如表 5.2 所示。 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 41 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 1.346 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 5.2 状态编号及 PQI 值 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 年份 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 PCI、RQI、SSI、SRI四个指标的权重和计算公式，在第三章已经提到，路 面使用性能各等级取值见表5.3。 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 表 5.3 路面使用性能各等级取值表 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 号 1.346 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 0.035t 99.6 0.0066 98.1 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 优 良 中 次 差 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 优 0.8988 0.1012 0 0 0 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 良 0 0.3056 0.6944 0 0 年 5.2 养护措施集的确定0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 中 0 0 0.3795 0.6205 0 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 次 0 0 0 0.2266 0.7734 三 高速公路的养护维修工作不同于一般公路，具有如下特点: 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 差 0 0 0 0 1 l.养护维修工作的经常性，及时性; 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 优 良 中 次 差 年份 优 实测平整度值( mm / km ) 0.7121 0.2879 0 0 0 42 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 良 0 0.667 0.333 0 0 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 中 0 0 0.7111 0.2889 0 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 次 0 0 0 0.7951 0.2049 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 差 0 0 0 0 1 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 优 良 中 次 差 均值 第三年 南京航空航天大学硕士学位论文 2.工作必须是快速的，且经常注意施工中的安全措施，如交通控制，养护 工作人员穿着标志服等; 3.尽可能地采用机械化养护; 4.尽可能地采用新工艺、新技术、新材料。 5.2.1 选取养护对策的统筹规划原则[31] 当路面现有强度较低，需采取补强措施时，新加铺路面的各项技术指标， 均应达到设计规范的规定，相应地也消除了其他几项指标的缺陷。路面破损率 指标经评定当需进行罩面、翻修、补强、重铺时，则路面平整度、摩擦系数指 标存在的缺陷亦可同时处理。路面平整度、摩擦系数单项指标按养护质量指标 衡量确定的对策。除养护修补外，其余对策主要结合处理强度不足、破损严重 的对策一并解决。 在选择养护对策时，除了依据路况考虑推荐维修对策外，还应统筹规划， 综合考虑以下情况来最终确定: l.SSI 大于等于 70，PCI 小于 55，RQI 小于 55，BPN 小于 37，先处理好路 面各种病害后，进行中修罩面;RQI，PCI，SSI 中以上，BPN 小于 37 加铺磨耗 层; 2.PCI 小于 55 或 RQI 小于 55，而 SSI 大于等于 70，进行中修罩面;PCI 小 于 55 或 RQI 小于 55，而 SSI 小于 70，进行大修补强; RQI 处于中状态进行中修罩面，RD 在 10mm,20mm 之间浅层修补， 3.PCI、 大于 20mm 中修罩面; 4.纵横缝处于二级水平，进行封填裂缝，三级进行封层;龟裂处于二级水 平进行浅层修补，处于三、四级进行深层修补。 5.2.2 养护决策模型 为了能更好的体现上述对策制订原则，本课题根据路面状态的划分表 5.2 和养护对策集表 5.4，结合江苏省高速公路实际情况并咨询了高速公路养护专家 的意见，制定了表 5.5 的可行养护对策。 43 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 表 5.4 养护对策集 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 年份 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 1.346 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 优 良 中 次 差 优 0.8988 0.1012 0 0 0 良 0 0.3056 0.6944 0 0 中 0 0 0.3795 0.6205 0 次 0 0 0 0.2266 0.7734 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 优 0.7121 0.2879 0 0 0 44 良 0 0.667 0.333 0 0 中 0 0 0.7111 0.2889 0 次 0 0 0 0.7951 0.2049 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 均值 南京航空航天大学硕士学位论文 表 5.5 可行养护措施 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 年份 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 1.346 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 优 良 中 次 差 优 0.8988 0.1012 0 0 0 良 0 0.3056 0.6944 0 0 中 0 0 0.3795 0.6205 0 次 0 0 0 0.2266 0.7734 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 优 0.7121 0.2879 0 0 0 45 良 0 0.667 0.333 0 0 中 0 0 0.7111 0.2889 0 次 0 0 0 0.7951 0.2049 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 均值 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 5.3 费用模型 路面养护在进行经济分析和评价时，应予考虑的费用主要包括:管理部门 费用和用户费用。 5.3.1 管理部门费用 1.初期修建费 按设计文件和规范修建路面所需的费用; 2.后期追加的改建费 为恢复路面使用性能达到某一预定水平而进行的修建和改 建活动所需费用，这项费用一般被称作大中修费用; 3.养护费 为使路面使用性能维持在预定水平上而进行的日常预防性养护和修补 工作所需的费用。这项费用为小修保养费，它同路面现有状况密切相关，路况愈差，所 需养护费用愈高;养护费用也随道路等级、路面类型、环境条件和交通量等影响因素的 变化而变化。 5.3.2 用户费用 1.车辆运营费 车辆在道路上行驶过程中各项资源消耗所支出的费用，如燃油、轮 胎、保修材料和车辆折旧等; 2.行程时间费 车辆在道路上行驶时间乘以乘客或货物的时间价值; 3.事故费 因发生交通事故而支出的费用，通常以事故率乘每个事故的平均费用计 算; 4.延误费 由于路面养护或改建活动，使车辆减速或绕道行驶而增加的车辆运营费 和行程时间费。 对于路面管理系统所关注的是由于路面使用性能的差异所带来的费用和效益上的 差别，费用分析时应着重考虑对路面使用性能影响较大的那些费用。在本课题中主要研 究下面两项内容:一、管理部门中的养护费，二、用户费用中的延误费。 5.3.2.1 养护费用 养护费是指为使路面使用性能保持在预定水平上而进行的日常预防性保养和修补 工作所需要的费用。路面养护费用的大小，取决于养护水平的高低，而养护水平同路面 的使用性能密切相关。养护水平高，所需养护费用就高，使用性能可维持在较高水平上， 46 南京航空航天大学硕士学位论文 性能衰变速率较慢，与使用性能相关的用户费用也低;养护水平低，所需养护费用就低， 但路面损坏较快，所需的养护或改建费用及用户费用将相应增加。养护费还与公路等级、 交通量、采取的养护措施类型和各地的养护管理方式等因素有关。 路面养护费用主要包括小修保养费和大中修工程费。养护费取决于养护水平:养护 工作类型和范围，通常以元/公里或元/车道/公里计。中修以单位面积投资(万元/km2) 计，小修费以年/公里成本(元/km/年)计，水毁、改建(善)大修以每项工程投资(万元/ 项)计。养护费用的多少与公路等级、路面类型、环境条件和交通量等影响因素相关， 历年的养护记录往往可以提示其中变化的规律。 (1)小修保养费 所调研高速公路沥青路面小修保养费基数为每公里每年 5 万元，并可根据养护路段 的不同情况进行适当调整。 1.路面结构状况与荷载水平适应系数，适应时不调整，不适应时取 1.0~1.2 之间系 数，适应性越差，系数越大; 2.交通荷载系数，视荷载水平大小取值，特重取 1.2，重取 1.1，中取 1.O，轻取 0.9; 3.路面损坏状况系数，考虑现有路面的养护保养水平，优取 0.9，良取 1.0，中取 1.1，次、差取 1.2; 4.路面宽度系数，用实际宽度与标准宽度进行折算。 (2)大中修费用 经过对该地区经济资料的调查研究，得出各种大、中修养护措施基价如表 5.4 所示， 可作为养护计划的框算指标。 5.3.2.2 延误费 大多数高速公路养护维修时，更多的注重养护时材料的损耗费用，而对车 辆及人员的延误时间考虑的甚少。在经济迅速发展的今天，人们对时间的观念 越来越强，时间就是金钱，时间的价值只有联系到单位时间内完成更多的工作， 才能谈到由时间节约而产生的时间效益。从理论上讲，一天的时间被划分为工 作时间和非工作时间，工作时间就是支付时间，而非工作时间则是非支付时间。 这样，人们的时间就可以用货币进行分析和比较。 本文用输入,输出法[32]调查维修路段的行车延误费，该方法的假设前提为车 47 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 辆出入是均一的。车辆排队现象存在于某一持续时间内，在其中某一时段中， 若到达的车辆数大于道路的通行能力时则开始排队;而当到达车辆数小于道路 的通行能力时，则排队将逐渐消散。 1.背景资料 本课题所调研高速公路日交通量为 20000 辆，设计车速为 120 km/h，表 5.6 所列为该高速公路封闭半幅道路养护维修 1 小时发生阻塞的调查结果，该高速 公路高峰小时交通量变化见表 5.7，取各月份的平均值为 10.5%，则高峰小时交 通量为: 20000×10.5%=2100(veh/h) 表 5.6 维修路段堵车调查表 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 年 路段破 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 表 5.7 本课题所调研高速公路(16h)高峰小时交通量变化表 16h(6:00,22:00) 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 年 三路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(率(%) 率(%) 率(%) 年 %) 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 年份 实测平整度值( mm / km ) 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 年 号 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 48 1.346 年份 0.035t 1 实测平整度值( mm / km ) 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 第一年 1.83 2.75优 2.73 良 2.26 2.78中 2.27 次 差 优 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 0.8988 0.1012 0 0 0 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 良 0 0.3056 0.6944 0 0 南京航空航天大学硕士学位论文 表 5.7(续) 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 2.单向车行道的设计通行能力[32] 年 单向车行道的设计通行能力，按下式计算: 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 (5.1) 年份 C实测平整度值(D , CB , ，V C ，i ,mm N ,/ wkm , f HV f) , p f 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 式中:C D —单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用 i 级服务水平时 第一年 1.83所能通行的最大交通量 2.75 2.73 (veh/h)2.26 ;2.78 2.27 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 CB —基本通行能力，即理想条件下一车道所能通行的最大交通量 第二年 ( pcu /(h , ln) )，设计速度为 120、100、80 和 60km/h 的高速公路 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 7.05 基本路段的8.87 C6.89B 分别为6.32 2000 、8.272000 、1900 9.00 和 1800 pcu /(h , ln) ; 第三年 (V / C)i —第 i 级服务水平最大服务交通量与基本通行能力的比值; 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 N —单向车行道的车道数; 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 fw—车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数，查表 5.10; 号 1.346 f HV —大型车对通行能力的修正系数，按式(5.2)进行计算; 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 1 0.21 y 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI f HV , (5.2) IRI , 1.59e 1 ， PHV , (EHV 1) 优 良 中 次 差 PHV —大型车交通量占总交通量的百分比; 优 0.8988 0.1012 0 0 0 EHV —大型车换算成小客车的车辆换算系数,查表 5.11; 良 0 0.3056 0.6944 0 0 f p —驾驶员条件对通行能力的修正系数，在 0.90,1.00 范围内取值。 中 0 0 0.3795 0.6205 0 由于高速公路封闭半副道路进行养护维修，其通行能力分两种情况:正常 次 0 0 0 0.2266 0.7734 运行期间 CD 和维修期间 CD ' ，由公式(5.1)，查表 5.8,5.11，本课题所调研的 差 0 0 0 0 1 高速公路小型车、中型车、大型车占总交通量的百分比依次为 50%、30%、20%， 优 良 中 次 差 优 0.7121 0.2879 0 0 0 49 良 0 0.667 0.333 0 0 中 0 0 0.7111 0.2889 0 次 0 0 0 0.7951 0.2049 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 均值 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 取 20%， f p 取 0.95，计算该高速公路行车道的两种通行能力: CD =2000×0.79×2×0.95×0.88×0.95=2510 veh / h CD ' =1800×0.64×1×0.93×0.88×0.95=896 veh / h [33] 表 5.8 各级公路设计采用的服务水平 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 计算值 计算值 计算值 计算值 份 %) 率(%) 率(%) 率(%) 损率( 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 表 5.9 高速公路路段服务水平分级表 第 年 路段破0.23 规范 91.8 路段破损0.06 规范 95.3 路段破损0.084 规范 94.6路段破损 0.17 规范 92.8 份 二 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 第 0.00040.37 99.4 90.0 0.00080.38 99.2 89.9 0.000150.15 99.6 93.1 0.00660.63 98.1 87.6 一 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 三 0.00080.97 99.2 85.2 0.00181.08 98.9 84.5 0.00181.43 98.9 82.6 0.00140.54 99.0 88.4 年 第 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 年份 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 实测平整度值( mm / km ) 年 0.37 2.6390.0 2.980.38 2.3189.9 1.90 0.15 2.38 93.1 2.87 0.63 87.6 第一年 第 0.36 1.8390.2 2.750.27 2.7391.3 2.26 0.18 2.78 92.6 2.27 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 年 1.39 6.1282.8 6.70.85 3.8986.0 5.14 1.66 6.05 81.5 7.02 1.28 83.4 年份 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 实测平整度值( mm / km ) 第三年 2.63 7.21 2.98 7.25 2.31 6.58 1.90 6.26 2.38 7.18 2.87 7.49 第一年 序 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 1.346 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 6.12路面状况指使 6.7 PCI3.89 5.14 6.05 7.02 PCI , 100e 0.21 y 2 1.59 -0.21 1.20 7.05路面行驶质量指数 8.87 6.89IRI 6.32 8.27 9.00 IRI , 1.59e 第三年 优 良 中 次 差 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 优 序 0.8988 0.1012 0 0 0 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 良 0 0.3056 0.6944 0 0 1.346 0.035t 中 1 0 0 0.3795 0.6205 0 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI PCI , 100e 0.21 y 次 0 0 0 0.2266 0.7734 50 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 差 优 良 中 次 差 0 0 0 0 1 优 良 中 次 差 优 0.8988 0.1012 0 0 0 良 优 0 0.7121 0.30560.2879 0.6944 0 0 0 0 0 良 中 0 0.667 0.333 0 0 0 0 0.3795 0.6205 0 南京航空航天大学硕士学位论文 表 5.10 车道宽度及侧向宽度的修正系数 fw 年 路段破 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 份 计算值 计算值 计算值 计算值 损率(%) 率(%) 率(%) 率(%) 第 0.0004 99.4 0.0008 99.2 0.00015 99.6 0.0066 98.1 一 0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 年 0.0008 99.2 0.0018 98.9 0.0018 98.9 0.0014 99.0 第 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 二 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 第 0.36 90.2 0.27 91.3 0.18 92.6 0.76 86.6 三 0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 年 1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 年份 实测平整度值( mm / km ) 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 第一年 1.83 2.75 2.73 2.26 2.78 2.27 5.01 4.26 7.17 5.68 4.88 5.38 第二年 6.12 6.7 3.89 5.14 6.05 7.02 7.05 8.87 6.89 6.32 8.27 9.00 第三年 7.21 7.25 6.58 6.26 7.18 7.49 序 路面性能指数 回归方程 a b 方差 号 1.346 0.035t 1 0.035 1.346 3.36 路面状况指使 PCI 表 5.11 高速公路、一级公路路段车辆换算系数 EHV PCI , 100e 0.21 y 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 路段破损 规范 年 路段破 2 1.59 -0.21 1.20 路面行驶质量指数 IRI IRI , 1.59e 计算值 计算值 计算值 计算值 份 率(%) 率(%) 率(%) 损率(%) 优 良 中 次 差 第 优 0.0004 0.898899.4 0.00080.1012 99.2 00.00015 99.60 0.00660 98.1 一 良0.0075 98.0 0.0044 98.4 0.0014 99.0 0.014 97.4 0 0.3056 0.6944 0 0 年 中 0.0008 99.20 0.0018 0 98.9 0.37950.0018 0.620598.9 0.00140 99.0 第 次 0.23 91.8 0.06 95.3 0.084 94.6 0.17 92.8 0 0 0 0.2266 0.7734 注:(1)大型车包括:中型及重型载货汽车、拖拉机、单个及通道式大客车; 二 差 0.40 89.7 0.86 85.9 0.18 92.6 0.19 92.4 0 0 0 0 1 (2)小客车包括:吉普车、摩托车、载重?2t载货车、?12座面包车。 年 0.37 90.0 0.38 89.9 0.15 93.1 0.63 87.6 优 良 中 次 差 51 第 优 0.36 90.20.7121 0.270.2879 91.3 0 0.18 92.60 0.760 86.6 三 良0.97 85.2 1.08 84.5 1.43 82.6 0.54 88.4 0 0.667 0.333 0 0 年 中1.39 82.8 0.85 86.0 1.66 81.5 1.28 83.4 0 0 0.7111 0.2889 0 年份 次 0 实测平整度值(0 mm / km0 ) 0.7951 0.2049 2.63 2.98 2.31 1.90 2.38 2.87 差 0 0 0 0 1 第一年 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 3.延误时间和用户费用 根据输入,输出法，可得维修路段发生的堵车情况，从表 5.6 可见，最初 的 15min 内到达的车辆数少于道路通行能力，路上没有阻塞(第一个 1 h 内因累 计离去车数比累计到达车数少，有 1204 辆车未通过，于是开始堵塞， 9:00 以 后到达车辆累计数和通行能力累计数的差距开始缩小，至 11:56 累计车辆数等 于路上累计通行能力，于是阻塞结束。 求单个车辆，以第 4700 辆车通过维修路段的延误时间:它的位置在 794 (4700-3906=794)辆排队车辆的末尾，维修路段的通行能力是 224(896/4=224) 辆/15 min ，故每辆车通过维修段所需的时间为 15,224 min 。因此第 4700 辆车 通过维修段所需的时间为: 15/525×794=53.2( min ) 第 4700 辆车通过维修路段的延误应为实际行程时间与无阻碍的行驶时间之 差，即 53.2-15/224=53.1( min ) 将表 5.6 的数据绘成到达,离去曲线图。 10000 8000 6000 累计车辆 数/辆 X(1) X(2) 4000 2000 0 8:00 9:00 10:00 11:00 11:56 时间 图 5.1 到达,离去曲线图 图中 X(1)线为到达车辆累计数， X(2)线为离去车辆累计数，两曲线间 的水平间隔为某车通过维修路段所需的时间，垂直间隔为某一时段的阻车数(排 队车数)。两曲线围成的面积即为受阻车辆通过维修段的总车时数 Da ，由图 5.1 求得: Da =142152(辆 , min ) 根据 Da ，求出每辆车通过维修路段所需的平均行程时间 Ts (s 或 min )，可 52 南京航空航天大学硕士学位论文 近似等于每辆车延误时间: 142152 Da , , 16.2 ( min ) Ts , 总通过量 8759 计算出了每个用户的延误时间后，两者相乘就可得单个用户费用。如以维 修路段中的第 4700 辆车为例，设第 4700 辆车为载重 5t 的货车，根据时间价值 分析，江苏省该地区的工作时间价值为 3.2 元/ h ，非工作时间价值取工作时间 价值的 0.55 倍，货物在途时间价值为 1.85 元/ h , t ，则其用户费用[34]为: C =(3.2×1.55+1.85×5)×53.1/60=12.63(元) 总的延误费用(假设均为第 4700 辆车的车型): C总 =(3.2×1.55+1.85×5)×142152/60=33666.332(元) 可想而知，当交通量越大时，此部分费用更不容忽视。 5.3.3 养护费用模型 高速公路在进行养护管理与选择维修对策时，一般考虑路面破损、路面平 整度、路面强度、路面抗滑性能四个方面。在决定各单项水平的基础上，进行 统筹规划，安排养护对策。实际上，这样就使路况的综合评价与路面养护对策 相分离，也使路况综合水平与养护费用的相关关系模糊不清，给网级的路面养 护管理、养护资金的优先安排带来了困难。研究结果表明，在一定范围内，维 修及费用有很大的敏感性，可以通过防止路面状况超过敏感阶段或延长到达此 阶段的时间而使路面维修费用减小，这样的建议必定会引起上级领导部门的重 视，尤其适合发展中国家。也就是说，预算费用的分配应该不总是遵循“最坏 的最优先”的原则。 针对这一问题，本课题建立了以路面综合评价为基础的养护维修费用模型 [35] ，为高速公路的养护管理、养护对策的优先排序提供一个便捷的参考方法。 5.3.3.1 路面使用性能综合评价指标 评价指标的计算公式见(3.11)。 5.3.3.2 路面使用性能分级及其养护对策 1.路面破损及使用性能指标分级 本论文依据路面的裂缝率、车辙、平整度、强度(弯沉值)与抗滑性能等五 53 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 项指标，确定高速公路路面的养护对策。为了减小人为误差，更定量化地表述 上述各单项指标与养护费用的关系，增强选择相应养护对策的可行性，对以上 单项指标分级如表 5.12 所示。 表 5.12 路面使用性能分级一览表 破损等级 0 1 2 3 4 纵向裂缝(%) 0 0~10 10~15 ,15 横向裂缝(%) 0 0~10 10~15 ,15 龟裂(%) 0 0~8 8~18 ,18 坑槽(%) 0 0~0.03 0.03~0.15 ,0.15 泛油(%) 0 0~10 10~17.5 ,17.5 沉陷(%) 0 0~3 3~5 ,5 松散(%) 0 0~5 5~10 ,10 车辙(%) 0 0~5 5~10 ,10 0~4 4~5 5~7 7~9 ,9 IRI ?85 70~85 55~70 55~40 40~0 PCI ?50 50~40 40~30 30~20 20~0 SFC ,21.6 21.6~26 26~32.5 32.5~43.3 ,43.3 SSI ?42 42~37 37~32 ,32 BPN 费用(元/?) PQI 2.高速公路养护维修对策及其单价 现行养护规范中对应于各种破损的养护对策较多，各地养护部门一般都根0,10 119.25 据实际情况和地区特点制定出一套切实可行的对策。本论文按照现行公路养护 10,20 116.35 技术标准，结合江苏省高速公路实际养护采用的维修方案，以及各养护维修方 20,30 110.25 案现行标准的单价，把常用的有代表性的方法及其单价列表，见表 5.4，并依据 30,40 104.45 现行养护技术规范，对不同等级的路面破损，单项路面使用性能指标选出切实 40,50 91 可行的养护对策如表 5.5。 50,60 51.65 60,70 24.45 5.3.3.3 路面维修费用模型 70,80 0.7 建立典型路段的路面维修费用模型，以所调研的高速公路为例，按以下步 80,100 0 骤进行: 54 南京航空航天大学硕士学位论文 1.确定路段路况综合评价指数( PQI ) 依据路面检测数据，按照公式 3.11 计算出路面状况综合评价值 PQI 。 2.确定路段平均维修造价( COST ) (5.3) COST , D(I ) , C (I ) / S 式中: D(I ) —各维修对策单价; C (I ) —维修面积; S —路段总面积。 此处平均维修造价综合了日常养护费用、大中修费用和用户费用。 3.建立养护费用模型( RCCM ) 以往人们建立更多的是专家打分与维修费用之间的模型，在本论文中建立 综合评价指数 PQI 与平均维修造价 COST 间的对应关系，更具有客观性。 由以上两步可以建立同一路况状态下，综合评价指数( PQI )与平均维修造 价( COST )间的对应关系。本课题对路网的不同路况水平进行大量的统计计算， COST 之间的关系，如表 5.13， 找出不同 PQI 时的平均维修造价，建立了 PQI , 然后以平均维修造价为纵坐标，以 PQI 为横坐标建立模型，如图 5.2 所示。 5.3.3.4 路面维修排序 根据图 5.2 可以得出如下规律: l.按照维修费用增长速率的变化趋势，可以划分为四个阶段:第一阶段， PQI , 75(路面处于优良状态)，不需要采取维修措施;第二阶段 75 , PQI , 55， 维修费用随 PQI 的变化迅速增长;第三阶段 55 , PQI , 45，维修费用随 PQI 的 减小而缓慢增长;第四阶段 PQI , 45，维修费用达到高限并趋于稳定，基本上不 再随 PQI 的变化而继续增长; 2.路况评价( PQI )在 45,55 范围时，是维修费用增长十分敏感的阶段，为 了避免维修费用的迅速增长，应该着重加强日常养护，避免因路面状况进入敏 感阶段而带来的更大维修费用浪费; 3.图 5.2 可以表示为图 5.3 中所表示的路面维修优先级别图。 因此，该高速公路沥青混凝士路面的维修优先级为: 第一优先级:处于第二阶段的路面( PQI =55,75); 第二优先级:处于第四阶段的路面( PQI =5,45); 第三优先级:处于第三阶段的路面( PQI =45,55); 55 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 第四优先级:处于第一阶段的路面( PQI , 75)。 表 5.13 综合评价 PQI 与养护维修平均费用 COST 关系表 破损等级 0 1 2 3 4 纵向裂缝(%) 0 0~10 10~15 ,15 横向裂缝(%) 0 0~10 10~15 ,15 龟裂(%) 0 0~8 8~18 ,18 坑槽(%) 0 0~0.03 0.03~0.15 ,0.15 泛油(%) 0 0~10 10~17.5 ,17.5 沉陷(%) 0 0~3 3~5 ,5 松散(%) 0 0~5 5~10 ,10 车辙(%) 0 0~5 5~10 ,10 0~4 4~5 5~7 7~9 ,9 IRI ?85 70~85 55~70 55~40 40~0 PCI ?50 50~40 40~30 30~20 20~0 SFC 140 120 ,21.6 21.6~26 26~32.5 32.5~43.3 ,43.3 SSI 100 ?42 42~37 37~32 ,32 BPN 80 60 费用(元/?) PQI 40 20 0,10 119.25 0 -20 10,20 116.35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 平均养护费用(元/平方米) 20,30 110.25 PQI 30,40 104.45 40,50 91 图 5.2 路面综合评价( PQI )与养护维修平均费用( COST ) 50,60 51.65 60,70 24.45 70,80 0.7 80,100 0 56 南京航空航天大学硕士学位论文 优 先 级 别 第一 第二 第三 第四 图 5.3 路面维修优先级别图 依据 PQI 费用模型可以使综合评价与养护费用相结合，能够比较准确的、 有针对性的分配养护费用。确定系统内路段的养护优先级，使有限的资金发挥 出最大的效益。 5.4 小结 本章将所调研高速公路沥青路面划分为 60 个状态，归纳了该高速公路采用 的养护措施集，建立了路面评价决策系统。在建立费用模型时，除考虑养护费 用外，还考虑了延误费。应用输入,输出法原理，以实际调研的高速公路日交 通量为例计算封闭半幅道路施工一小时所造成的延误费，进一步建立了综合评 价指标 PQI 与养护费用模型。在以往高速公路养护经验的基础上，提出评价指 标的优先级，并确定维修对策的优先选择次序，使路面评价决策系统更加合理。 57 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 第六章 结论与展望 6.1 研究结论 高速公路与其他等级公路相比，最大的特点是交通量大、车速高，具有更 高的使用要求，这就对公路养护管理者提出了更高的要求，而我国现有的路面 养护管理系统，不完全适用于高速公路沥青路面的评价决策，且由于高速公路 养护不同于一般等级公路，除了结构的强度、稳定性和破损情况外，更关键的 是保持良好的使用品质，所以应在原有路面评价决策系统的基础上深化，进一 步完善高速公路沥青路面评价决策技术，这己经成为当前迫切需要解决的重要 问题。 为此，通过本课题的研究，主要得出以下结论: 1.评价路网平均服务水平时，采用加权几何平均值计算路面使用性能综合 评价指标，选取所调研高速公路 10 个典型断面中的部分实测数据，计算路面使 用性能的单项指标和综合评价指标，验证了采用加权几何平均值计算路面使用 性能综合评价指标与实际情况更相符。 2.一般路面管理系统中的费用模型考虑了用户费用的车辆营运费，本课题 则着重考虑用户费用中的延误费，并以江苏省某高速公路实际日交通量为例计 算封闭半幅道路施工 1 小时所造成的延误费。 3.建立了所调研高速公路养护维修费用模型，提出了评价指标的优先级， 确定了维修对策的优先选择次序。 6.2 主要创新成果 1. 对高速公路沥青路面使用性能评价时，采用加权几何平均值，摒弃了加 权算术平均值的一些缺点:多指标值的变化具有相关性，对综合指标的贡献没 有本质差异，并且可以互相线性补偿，因此不能只根据平均值的高低来判断路 况的好坏。本论文在采用加权几何平均值评价路网服务水平时，在路面使用性 能分项指标 PCI 、 RQI 、 SSI 的基础上，增加了抗滑性能指标 SRI ，提高了评价 58 南京航空航天大学硕士学位论文 模型的精度。 2. 大多数高速公路养护维修时，更多的注重养护时材料的损耗费用，而对 车辆及人员的延误时间考虑的甚少。在经济迅速发展的今天，人们对时间的观 念越来越强，时间就是金钱，时间的价值只有联系到单位时间内完成更多的工 作，才能谈到由时间节约而产生的时间效益。通过本论文的研究，在养护费用 模型中引进了行车延误费，以实例说明了该部分费用的重要性，以期引起高速 公路养护管理者和使用者的重视。 3.以往研究建立的是基于专家打分与养护费用的模型，通过本论文的研究， 建立以实测数据为基础的路面综合评价指标与养护费用的关系模型，使养护费 用与实际路面状况紧密结合，有利于指导实践，更具有客观性。 6.3 尚待进一步研究的问题 虽然本文对高速公路沥青路面养护管理作了较系统的研究，取得了一定的 成果，但仍有一些工作有待进一步深入研究: 1.本论文中采用的马尔可夫模型的前提是随机发展的均匀过程，在整个路 面使用年限内，只使用一个转移概率矩阵必然会导致预测结果的偏差，为了避 免过高或过低估计路面状态，可以将路面寿命划分为不同的区段，每一个区段 对应一个转移概率矩阵。 2.使用马尔可夫模型来预测路面性能，是在路面使用性能评价的基础上进 行的。在进行路面使用性能预测时，为了便于模型的计算，在 5 个不同的状态 等级范围内，选用的是状态中值，在实际计算中中值的取值对计算结果有一定 的影响，使得通过马尔可夫模型计算得到的结果有一定的误差。随着养护记录 和路面使用性能历史数据的增多，可以将路面状态和养护措施划分得更细，来 修正马尔可夫模型的计算，从而提高决策的精度。 59 高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究 参 考 文 献 [1] HAAS.R、W.R.HUDSON，Modern Pavement Management，Krieger Publishing Company， 1994 [2]美军建筑工程研究所著，厉始一等译，美国空军机场道面维护管理系统研究报告，中国 人民解放军空军后勤部机场营房部，1984 [3]Snaith M.S.Pavement Maintenance and Management System Manual,The University of Birmingham,UK,1984 [4]Riley，Mike J. etal，Optimizing design standards for new pavements using highway design and maintenance standards model (HDM-III) ， National Research Council, Washington, D.C, USA，64-71，1994 [5]曾沛霖等，“七五”国家重点科技攻关项目研究报告，中华人民共和国交通部公路科学 研究所等，1990 [6]郭忠印，李立寒，沥青路面施工与养护技术，人民交通出版社，2003:114。 [7]黄仰贤，余定选、齐诚译，路面分析与设计，北京:人民交通出版社，1998:291 [8]陆鼎中、程家驹，路基路面工程，上海:同济大学出版社，1999:209 [9]潘玉利，路面管理系统原理，北京:人民交通出版社，1998:137 [10]姚祖康，路面管理系统，北京:人民交通出版社，1993:59，64 [11]RTAC ， Pavement Design and Evaluation Committee ， Roads and Transportation Association of Canada Output Measurement for Pavement Studies in Canada，Proe.of 3rd ICSDAP，978-989，1972 [12]Adams,R.G., Pavement Management System, Highway Maintenance & Transportation Operations ,USA,53-56,1987 [13]交通部，高速公路养护质量检评办法(试行)，北京，人民交通出版社，2003 [14]黄文雄，基于混合遗传神经网络的高速公路沥青路面使用性能评价方法研究，[硕士学 位论文]，湖北，武汉理工大学，2003 [15]交通部，公路养护技术规范(JTJ073-96)，北京:人民交通出版社，1996 [16]彭勇行，管理决策分析，北京:科学出版社，2000:155 [17]胡永宏，贺思辉，综合评价方法，北京:科学出版社，2000:47 60 南京航空航天大学硕士学位论文 [18]韦宝伴，Markov 决策在网级路面管理系统中的应用，[硕士学位论文]，长沙，湖南大 学，2003 [19]李志刚，高速公路沥青路面养护决策及实施技术研究，[博士学位论文]，南京，东南 大学，2000 [20]许国华，路面性能预测模型和优化决策模型的研究与应用，[硕士学位论文]，北京， 北京工业大学，2004 [21]Ullidtz P. 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