柔性路面性能分析

《柔性路面性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、柔性路面性能分析柔性路面性能模型的分析评述摘要公路网络系统的维护和修缮占据国家预算的主要开支。为此，各有关机构认为开发一个智能的、有效的路面使用性能模型是十分必要的，此系统可优先考虑路面的维修和养护工作。还可用于预测路面的剩余使用寿命和修缮需求，帮助制定合理的路面维修计划，降低公路局和道路使用者的各项成本。柔性路面性能或衰败模型主要涉及车辆和环境之间复杂的相互作用，以及道路结构和路面情况。性能模型则主要涉及路面损害状况，研究人员针对包括路面开裂、松散、破洞和粗糙在内的多个问题进行了深入分析。但这些模型大多只适用于某些特定条件下的交通和环境状况，因而当下的迫切需求是，提出一个可以完美适用于不同

2、环境的模型。本文给出了关于各种路面性能模型的详细综述，从路面材料、环境因素、交通类型和交通流量等方面进行考量，并指出这些模型中现有理论的局限和不足。1、前言路面是一种用复杂方式应对外部交通荷载和环境条件的精细物理结构，其中包含沥青混合料、土壤团块、基层土壤等异质成分，而且根据交通和环境特点的不同，在不同的地区会呈现出不同的状态。有关路面的设计、施工、维护、修缮等工作的一个关键步骤就是评估，如评估和测量路面破坏程度，即开裂、车辙和结构特性的情况，及挠度和应变对未来的性能影响。条件预测是根据性能模型产生的，其数学表达式将环境数据与一组解释变量，如材料性能、路面设计特点、交通荷载、环境因素和历史维

3、修记录等联系起来。为了测量和预测任何路面的性能，我们应采取一种可重复的、行之有效的现场校准状态评级系统（Shahin等人，1984年）。AASHTO（1993年）定义了路面使用性能为：一段时间内路面以良好状态服务大众交通的能力；它还进一步定义了路面使用可靠性为：路面服务人为设定交通的能力。许多模型已被各种研究人员提出，用于模拟路面性能。但在讨论这些模型的细节之前，我们要将可能影响路面性能的所有因素分类列出。交通荷载的相关因素包括：交通流量、车轴负载，单轴荷载数（ESAL）、轮胎压力、车轴类型和它们的配置类型，加载时间和加载机构等。施工、结构组成和材料性能的相关因素包括：用于路面施工的主要工程

4、特性，如土路基层的强度和承载力，土壤分类和土壤团聚体、细砂石物理性质、细砂石配比性质、土层的弹性和回弹模量，以及泊松比等。环境相关因素包括：土壤水分、土壤温度、土壤分层及周围环境、冻融循环、湿度和降水、地下水的运动、毛细水或地表水等。2、路面性能模型路面使用性能模型是一个关于外在的“时间因素”（施加载荷的时间和数量），内在因素（结构响应、材料性能、排水等）和性能指标的方程或关系。根据这些属性的包容性，我们将性能模型分为三组，分别是：（1）表面特征基础的模型：这些模型主要包括粗糙、车辙、开裂、坑洞等信息，主要是由上面列出的这些交通因素产生的。除此以外，路面的使用年限也在这种模型的考虑之中。（2

5、）基于环境因素的模型：此模型包含各种环境因素对路面使用性能的影响作用。（3）路面性能评级模型：这些模型，它允许使用某些任意的或加权值来定义路面的性能，这些数值是限定在一定范围内的不同数值。研究者们提出了各种指标，如PSI（性能），PCI（路面状况指数），PCR（路面状况等级）等。这些指标都是基于路面的各种特性，如之前提到的两类模型和基于这些特点的综合指指标（Guptaetal，2012年）。3、基于模型的表面特性表面特征从粗糙度、车辙、开裂等几个方面进行定义，具体的分组形式讨论如下。3.1粗糙度模型用于评估路面使用性能的简单的参数是公路表面粗糙度，这主要反映的是用户的看法。粗糙的路面会直接影

6、响到行驶质量。任何递增的表面损坏都睡引起表面粗糙度的增加。对于铺设地很薄的沥青公路，其路面可能早在车辙达到损害临界度之前就破碎了。粗糙度通常用国际平整度指数（IRI）表示，它代表在米/公里这个单位下，一个车轮的垂直运动量的累积。“四分之一”汽车模型（Sayersetal，1986年）一般是用来分析每个车轮经IRI计算后的剖面数据。Al-Suleiman等人（1989年）评估了路面使用年限和交通荷载对路面日常维护效果的影响。表面粗糙度的变化被认为是作为衡量路面恶化的重要指标。回归模型来研究日常维护支出水平、路面使用年限和表面粗糙度的变化对交通荷载的影响。HDM-4（kerali，2000年）路

7、面恶化模型包括车辆、环境、路面结构和表面之间复杂的相互作用。路面恶化模型可以预测，已经显现出各种破损情况下的路面随时间推移的恶化情况。HDM-4粗糙度模型包含车辙深度组件、交通、路面强度和使用年限等。美国印第安纳州运输部（INDOT）（Gulanetal，2001年）用最小数量的路面类型解释变量（独立的）为未来的修复和更换计划提供了简单的新型路面使用性能预测模型。这项研究并没有产生统计方面功能强大的路面性能预