辽宁省干线公路沥青路面使用性能综合分区探究

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1、辽宁省干线公路沥青路面使用性能综合分区探究　　【摘要】本文基于辽宁省各地区自然条件特征的分析，综合考虑温度、降水、土基回弹模量等因素，并基于路面使用性能特征相似性、主导因素、充分协调等原则，采用聚类分析中的K-means算法，对辽宁省沥青路面使用性能进行了综合分区。【关键词】聚类分析土基回弹模量性能指标【Abstract】BasedonvariousregionsanalysisofLiaoningProvinceonthecharacteristicsofnaturalconditions，consideringt

2、hetemperature，precipitation，Subgraderesilientmodulusandotherfactors，andbasedonthesimilarityofpavementperformancecharacteristics，thedominantfactor，fullycoordinatedprinciples，usingclusteranalysisK-meansalgorithm，theasphaltpavementperformanceofLiaoningProvinceisco

3、nductedacomprehensivepartition.【Keywords】clusteranalysisSubgraderesilientmodulusPerformanceindexes1分区的意义5我省不同地区自然条件（气候、地形、地貌、地质和水文）差异较大。自然因素长期作用会引起路面非交通荷载性质的破坏。在众多自然因素中，温度和湿度是最主要的[1]，它会引起路基路面材料形状发生变化，从而引起道路损坏，因此研究我省各自然区由自然条件差异造成公路路基路面使用性能差异很有意义。2分区的原则2.1路面使用性能特

4、征相似性的原则在同一区域内，在同样的自然条件下路面使用性能衰变规律，路面病害类型具有相似性。例如：由低温为主导的沥青混合料面层缩裂导致的冬季路面裂缝；多雨山区路基和路面水损害发育区；由于软土路基过量变形为主导的路面病害发育区。2.2导因素的原则从全省范围上看，影响路面使用性能的自然因素众多，但对于某一具体区域上看，主导路面使用性能变化，且区别于其他地区的自然因素往往是以一个或几个因素为主。如辽宁省东南部山区，具有多雨、路基条件好但地形复杂导致沿河公路路面水毁害普遍发育的特征。辽宁省东北部丘陵山区路基条件较好，但冬季气

5、温低，导致路面温缩裂缝发育。2.3充分协调的原则5由于各区划涉及的地域范围指标差异性不同、影响范围大小不等，在分区时兼顾各项指标，以揭示各区域路面使用性能特征。各区域分界处性能指标接近，因此在不同区域交界处为模糊地带，在充分考虑自然因素指标的同时，结合县市行政分界线确定各区域分界线。3分区考虑的因素分区考虑了3大类7大项因素，三大类包括：温度、降水、土基回弹模量。这三大类又进一步进行了细分，其中，温度包括：年平均气温、7月平均最高气温、1月平均最低气温[2]。降水包括：年平均降水、夏季平均降水、冬季平均降水。7项因素

6、的计算参数如表1所示。注：受篇幅所限，辽宁14市数据未完全列出。4分区原理本项目采用模糊K-means算法[3]，也被称为K平均算法，是以k为参数，把n个对象分为k个簇，以使簇内具有较高的相似度，而簇间的相似度较低。相似度的计算根据一个簇中对象的平均值来进行。5该算法的基本原理是，首先从数据集中随机地选择k个对象，每个对象初始地代表一个簇的平均值或中心。计算剩余的各个对象到聚类中心的距离，然后选择距离最近的簇。重新计算每个簇的平均值作为新的聚类中心，如果相邻的聚类中心没有任何变化，则样本调整结束，聚类准则函数E己经收

7、敛。若不正确，就要调整，在全部样本调整完后，再修改聚类中心，进入下一次迭代。如果在一次迭代算法中，所有的样本被正确分类，则不会有调整，聚类中心也不会有任何变化，这标志着E己经收敛，因此算法结束。本算法的一个特点是在每次迭代中都要考察每个样本的分类是否正确，这个过程不断重复，直到准则函数收敛。准则函数见下式。式中：E—所有对象的平方误差的总和；—空间中的点，表示给定的数据对象；—簇的平均值，使生成的结果簇尽可能地紧凑和独立。针对本项目而言，就是将表1（各地区分区要素综合表）中的数据样本带入到spss统计软件进行计算即可

8、。下图即是聚类分析的结果。5分区结果根据以上计算得出相应结论，在充分考虑各因素，并且根据地理位置进行微调后，将辽宁省沥青路面使用性能分为五个区，分别为：Ⅰ-东部多雨山区、Ⅱ-近河、海水网区、Ⅲ-西部少雨干旱区、Ⅳ-中北部平原区、Ⅴ-南部沿海山丘区，各区所包含的城市如图2所示。6结论5（1）打破了以往采用单指标、单因素划分分区界限的传统。（2）采