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1、2019/1/7,1,8 高速公路养护管理(王选仓) 8.1 高速公路性能评价 8.2 高速公路养护管理系统 8.3 高速公路机械化养护,2019/1/7,2,8.1 高速公路性能评价,一、路面服务性能指数PSI (Present Serviceability Index) 二、分项综合指标评价方法 (Subentry-Combined Evaluation of Pavement Serviceability),2019/1/7,3,前 言,高速公路路面性能评价是路面养护维修决策、道路经济分析的基础。路面性能评价模块根据收集的路面数据，判断目前路面状况是否满足交通要求；所得结果将作为采取养护
2、或改建措施以及采取何种措施的依据。高速公路养护管理系统辅助决策的好坏，很大程度上取决于养护管理系统对路面性能的评价。,2019/1/7,4,本世纪60年代初期，美国AASHO道路试验路的最重要的成果之一就是提出了道路使用性能的评价方法，建立了路面评价模型。这个模型的建立对世界各国路面管理技术的发展有着深远的影响。从此，许多国家和国际机构如加拿大、日本和世界银行等先后建立了相应的路面评价模型。,2019/1/7,5,一、路面服务性能指数PSI,路面的服务能力这一概念是在AASHO道路实验时由Carey和Irick提出来，在这之前，路面设计中并没有人们普遍接受的关于使用性能的定义。把服务能力作为路
3、面设计的一个因素，是AASHO设计方法的一个显著特点。 路面服务性能指数PSI的基本方程式如式(8-1)线性形式： PSI=A0+(A1R1+A2R2+)+(B1D1+B2D2+) （81） 式(8-1)中R1、R2 为断面平整度的函数，D1、D2为表面损坏的函数。,2019/1/7,6,对于柔性路面，方程式(8-1)可转化式(8-2 ): PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1 (8-2) 式(8-2)中的系数A0、A1、A2和B1可用多元线性回归方法确定。 根据AASHO的74个柔性路段的试验，最终得出著名的柔性路面PSI方程式，即式(8-3): PSI = 5.031.91 l
4、og(1+ )1.382 0.01 (8-3),2019/1/7,7,由式(8-3)可知，路面裂缝破损和车辙占很小比例，这两种因素的变化对PSI基本不产生影响。与此相反，路面平整度对PSI有显著的影响。所以可认为AASHO的PSI是道路使用者的评价模型。,2019/1/7,8,而日本根据AASHO研究方法，建立了日本的PSI模型，如式(8-4): PSI = 4.530.51811g0.371 0.174 (8-4) 由式(8-4)可知，日本PSI的关键影响因素正好和美国相反，平整度占很轻的比重。说明70年代末期日本的路面具有很高的平整度。同时也可以看出日本比较重视裂缝和车辙对路面性能的影响。
5、所以可认为式(8-4)是道路管理者的模型。,2019/1/7,9,上述通过PSI确定路面服务能力的方法现今仍具有重要的指导意义，但是PSI方程式本身却具有以下缺点:,1、方程是建立在道路试验评定组评价的基础上。由于车辆、公路性能和行驶速度变化很大，今天人们对服务能力的感受是否与30年前相同是值得怀疑的。,2019/1/7,10,2、方程不仅包括行驶性能，还包括表面损坏情况。对路面统计管理部门来说，最好将行驶质量和表面破损分开。因此，需要研究新的路面评定方法，使路面的客观评定直接并合理地与人们对行驶质量的感觉联系起来。 3、道路试验中所用的断面仪今天己不再使用。若是采用AASHO原始的PSI方程
6、，而确定平整度的方法又不同时，误差将成倍增加。解决这一问题的最好办法是组织一个新的路面评定组，再将评定结果直接与感兴趣的特定平整度联系来。,2019/1/7,11,二、分项综合指标评价方法,对于路面使用性能，通常从行使质量、路面损坏状况、结构承载能力和安全性能这四个方面进行评价。,2019/1/7,12,1、路面损坏状况评价(Evaluation of Pavement Distress),一般采用路面状况指数PCI来对路面损坏状况进行评价。扣分法是确定路面状况指数PCI的常用方法。对不同的损坏类型、严重程度和范围规定不同的扣分值，按路段的损坏状况累计扣分值后，以剩余的数值表征路面的完好程度，
7、评价路面的好坏。,2019/1/7,13,式中: C初始评分数，常用百分制C=100； i,j 相应为损坏类型数(共n种)和严重程度等级数(共m种)； i种损坏、j级程度和k范围的扣分值； i、j各种损坏类型和严重程度的权函数； F(t, d) 多种损坏的修正函数，是累计扣分数t和扣分次数d函数。,2019/1/7,14,这种用扣分法评价路面损坏状态的方法，较早在美国Washington州路面管理系统中得到应用。后来在PAVER系统中得到进一步完善，从而促进了该方法在评价路面状况中的广泛应用。 我国在“七五”国家攻关期间根据北京市和广东省的路面状况，也利用这种扣分方法开发了路面状况指数PCI模
8、型。,2019/1/7,15,路面损坏状况评价指标作为评价路面质量的重要指标之一，无论在网级还是在项目级的管理系统中，它都起着重要的作用。在许多地方和城市的路面管理系统中，路面损坏状况指标通常作为唯一的路面质量评价指标。在这些地方因为设备、费用等原因而导致平整度、抗滑能力的检测比较困难。,2019/1/7,16,2、路面行使质量评价(Evaluation of Pavement Riding Quality),路面行使质量同路面的平整度、车辆的动态响应以及乘客对舒适性的要求和对颠簸的接受能力有关。行驶质量通常采用汇总众多乘客的主观评价意见计算出评分值。将各路段的评分值与各路段实测的平整度指标通
9、过回归分析建立主观评分同客观测量的相互关系。因此，可以根据路面平整度的客观测量结果得到对路面行驶质量的统一评价。,2019/1/7,17,路面行驶质量通常以质量指数RQI描述。RQI一般按5, 10和100分制来计分。我国公路养护技术规范(JTJ073-96)规定RQI=11.75-0.75IRI。 在网级系统中，平整度并不需要很高的数据精度。通过对路网的平整度调查，可以进行整个路网的需求评估和制定养护维修资金的投资计划。而在项目级的系统中，就需要很精确的路面性能评估。在项目级的管理系统中，平整度数据通常作为养护维修质量控制、周期性路面性能预估和维修方案评估的依据。,2019/1/7,18,3
10、、路面结构性能评价(Evaluation of Pavement Structural Capacity),路面结构性能评价的目的是评估现有路面的承载能力和确定路面的剩余寿命。所谓路面的剩余寿命实指路面在达到预定的损坏状况之前还能使用的年数和能承受标准轴载累计作用次数。依据剩余寿命的长短，可以判断路面结构的的完好程度及损坏发展的速率，可以确定是否需要采取改建措施并进行加铺层改建设计。,2019/1/7,19,结构承载能力一般通过路段代表弯沉与设计弯沉的关系变化来进行评价。对于高速公路，路段代表弯沉应采用自动弯沉检测车进行测量，各测点间的间距通常为100米。通过各测点的平均值加2倍的标准差，计算
11、出路段的代表弯沉值。 我国对现有路面的承载能力可用结构能力指数SAI (Structure Adequacy Index)作为评价指标。SAI主要与设计容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均日交通量(AADT)有关，如下式所示。,2019/1/7,20,SAI=f(路面允许弯沉、路段代表弯沉、AADT) 式中，SAI可用5分制、10分制和100分制来表示。对于我国，采用100分制更符合人们的使用习惯。在式中，路面允许弯沉和路段代表弯沉是影响SAI的主要因素。在我国公路养护技术规范(JTJ 073-96)中，它们的比值被称为路面强度系数SSI。对于高速公路而言，不同的路面结构强度等级，应对应不同的S
12、SI和SAL，如下表：,2019/1/7,21,表81 路面强度评价标准,2019/1/7,22,利用沥青路面设计弯沉公式，可以确定当代表弯沉值与设计弯沉值相等时路面所能承受的标准轴载累计作用次数N,，即如下式。通过交通调查，可分析得到弯沉评定之前路面己经承受过的标准轴载累计作用次数N0。以N0与Ne相比，便可确定路面的剩余寿命(以标准轴载作用次数记)。按当时的交通量和对今后交通量增长的预估，便可估计出路面剩余寿命。相反由剩余寿命可判断路面结构的潜在承载能力。,2019/1/7,23,路面结构承载能力同路面损坏状况之间存在一定内在关系。路面破损状况的评价指标PCI可以与路段代表弯沉建立回归关系
13、式，即PCI=f(弯沉值)。 通过路面损坏状况来评价路面的结构承载能力，免去了弯沉测定。但是这种损坏状况评价带有主观性，所建立的关系式具有地区局限性。此外，它只能判断路面承载能力是否足够，而无法估计路面剩余寿命。,2019/1/7,24,4、路面安全性能的评价(Evaluation of Pavement Safety),对于路面安全性能的评价一般只考虑抗滑能力。然而影响路面安全性能实际包括以下几个方面: 1）抗滑能力， 2）车辙(因为车辙可以造成路面积水，使得汽车有发生水上漂移的危险)， 3）路面的反光， 4)车道分界， 5)外来障碍物。,2019/1/7,25,影响路面抗滑能力的因素包括:
14、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。 路面的抗滑能力可采用摆式摩擦系数测定仪(摆式仪)或横向摩擦系数测定车(SCRIM)检测。对于高速公路宜采用横向摩擦系数测定车(SCRIM)测定。,2019/1/7,26,表8-2 路面抗滑能力,2019/1/7,27,5、路面性能综合评价 (Combined Evaluation of Pavement Serviceability),路面性能评价通常有两个主要目标: 1）在网级系统中，进行项目和处治对策的选择; 2）在项目级系统中，确定特定的养护维修需求。 对于路面综合指标，并没有一套简单的工程
15、公式可以利用。一般根据主观经验方法或者社会科学技术来开发综合指标公式。综合指标需要考虑路面的各种单项性能并以加权组合的形式组合各种单项特性指标。,2019/1/7,28,8.2 高速公路养护管理系统,一、养护管理系统的概念 二、国内外研究状况 三、建立养护管理系统的意义 四、高速公路养护管理系统设计,2019/1/7,29,前 言,在养护资金增加有限的情况下，如何合理地评价路网状态和分配养护资金，确保高速公路路网始终保持良好的行驶质量，将成为高速公路主管决策部门不得不解决的问题。然而，传统的经验决策和主观臆断仍在我国高速公路养护管理过程中占据主要地位。管理体制、养护技术的陈旧落后，不可避免地造
16、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。,2019/1/7,30,为了改变目前我国在高速公路养护管理和技术上的落后状态，最重要的工作之一就是建立和实施计算机化的养护管理系统，科学有效地调控各项养护维修活动，使有限的资源获得最大的社会效益。,2019/1/7,31,一、养护管理系统的概念 1、养护管理系统的定义,路面管理系统(Pavement Management System，PMS)各国有不同的定义，在美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)的路面管理系统指南中，把PMS定义为：用于决策者在公路评价养护中寻求投资有效分配方案的工具。 澳大利亚道路研究所把PMS定义为：用于优化利用路面养护可用资源，包含信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。实际上，路面管理系统是以现代管理科学理论为指导，以计算机为工具，采用系统分析方法使路面管理过程系统化。,2019/1/7,32,实际上，我国目前对路面管理系统的需求还主要集中在路面养护管理方面，即路面养护管理系统。 路面养护管理
