基于全寿命周期成本理论的干线公路沥青路面养护方案设计方法研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于全寿命周期成本理论的干线公路沥青路面养护方案设计方法研究作者姓名：刘超入学年份：2013年9月指导教师：张海副教授学科专业：桥梁与隧道工程申请学位：工学硕士所在单位：交通工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：王福春答辩委员会组成：王福春于玲杨彦海孙雅珍才华__________________________________________论文评阅人：才华范兴华硕士研究生学位论文摘要I摘

2、要截止2014年年末，我国公路养护里程达到435.38万公里，占公路总里程97.5%，这标志着我国公路行业开始步入“养护和新建并重”的时代，对已建破损道路进行维修方案的比选与设计是本文的核心研究内容[1]。因为公路养护与维修方案的设计与抉择阶段是全寿命周期成本控制的关键阶段，所以本文的核心思路是，在养护与维修方案的设计与抉择过程中，通过分析不同方案的全寿命周期成本以及服务能力，确定相关的经济效益和价值。本文第二章归纳总结了公路工程全寿命周期内各类成本的计算模型，并且改进了一些成本的计算模型，对延迟成本的计算模型进行了彻

3、底地改进，本章选择计算的全寿命周期成本有维修费用、日常养护费用以及用户费用（包括油耗费用、车辆保修费用、轮耗费用和交通延迟费用），本文第五章将运用这些全寿命周期成本的计算模型并给出了详细的计算步骤。第三章是本文的核心章节之一，首先应用灰色模型对路面已有检测和换算后的数据进行延伸，再应用马尔可夫模型预测路面未来的服务性能，借助Matlab软件建立了原有路面PCI的近似衰变方程，为确定原有旧路面采取养护维修的时间和方案提供支持，也为计算旧路面日常养护成本和用户成本等提供技术保障。另外，本文第三章还利用FWD检测测定路面弯沉

4、，并根据弯沉盆基本原理，采用弹性层状体理论，求解荷载-位移关系，反算得到路面各结构层模量。该方法可以应用于评价原路面结构承载力，并指导路面维修改造设计。本文拟定了三种可行的路面维修方案，基于MEPDG软件分析出各方案的路面病害发展趋势与时间的关系，经过换算得出了路面使用性能随时间变化的趋势，并建立了近似的PCI随时间响应的函数，为后续的效益分析、成本分析、价值分析提供了技术支持。本文第五章以辽宁省库二线为例，展现了基于全寿命周期成本理论的干线公路沥青路面养护设计方法研究的全过程，首先通过第三章的成果，确定出库二线选定路

5、段的PCI衰变函数，再通过MEPDG软件及相关换算确定出采用各类方案维修后的PCI衰变函数，最后依据两组衰变函数和价值工程理论的联合使用计算出全寿命周期成本以及价值指数，对各方案做出综合评价，为公路行业相关部门选取养护维修方案提供有效依据。分析表明，第一，本文提出的各类全寿命周期成本改进模型实用有效。第二，本文提出的整套基于全寿命周期成本理论的干线公路沥青路面养护方案设计方法实用有效。第三，设计思路为“勤维修，勤养护”的方案一相比“开膛破肚式的深层维修”的方案三相比，维修成本更低、用户使用成本更也低、经济效益较高，这一

6、点体现经济效益指数上。但随着社会贴现率和膨胀率的改变，方案二的优势也逐渐显现出来。关键词：全寿命周期成本；灰色预测模型；马尔可夫预测模型；MEPDG；路面维修方案；经济效益分析；价值工程II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractBytheendof2014，themileageofhighwayneedingmaintenancehasreached4.3538millionkilometersinourcountry,whichaccountsfor95percentofthe

7、totalhighwaymileage.Itmeansthatthehighwayindustryinourcountryhasbeensteppingintoanewperiod,inwhichhighwaymaintenanceworkshouldbeenpayedequalattentiontonewconstructionwork.Thepropositionandcomparisononmaintenanceplanofexistingdamagedroadisthecoreresearchcontentin

8、thispaper.Becausetheperiodinwhichthedesignorselectionofhighwaymaintenanceismadeisthekeystageforcontrollinglifecyclecost.Thus,themainideainthispaperisthatbycomparingth