旧路面使用性能评价与预估方法研究
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摘要
为了解现有路面使用状况,采取合适的维修方案,科学分配养护资金,并最大限度的利用已有道路资源,对路面使用性能进行合理、科学的评价与预测具有重要现实意义。
本文在综合分析了旧路面使用性能影响因素、现有评价和预测方法存在的不足的基础上,以结构承载力、路面平整度、破损状况及抗滑能力四大因素为主线,考虑路面罩面及加铺的工程实际,充分利用新型无损检测手段,引入改进后的参数对路面工作性能进行评定,并利用神经网络和遗传算法技术对路面性能进行长期预测,利用断裂力学理论预估了旧水泥路面和沥青加铺层的疲劳寿命,为路面加铺改造设计、施工、养护、维修等提供有力的帮助。
本文主要进行了如下五个方面的研究工作:(1)综合分析总结常用旧路面使用性能单项指标及其评价方法,分析其可取之处与存在的不足;(2)提出改进后旧水泥混凝土路面使用性能单项指标及评价方法,考虑了板体脱空、接缝传荷能力等各种直接制约并决定加铺和养护方案的因素,同时研究了旧混凝土板破损的处理方法和措施,重点研究了不同坏板率情况下所应采取的措施,首次利用层次分析法判定了一个路段采取打碎处理时相应的坏板率;(3)重新分配指标权重,提出新的综合评价方法;(4)以工程实例验证改进后的路面使用性能评价指标与方法;(5)利用遗传算法与人工神经网络优缺点互补的特点,建立了混合遗传神经网络预测模型,并以工程实体为例加以验证。
In order to know the existing condition of pavement, adopt suitable maintenance scheme, distribute maintenance capital scientifically, and use the existing road resource to the highest limit, the scientific and reasonable appraisement and forecast of pavement performance is of important realistic meaning.
Basing on the comprehensive analysis of the influencing factors of original pavement performance and insufficiency of existing appraisement and forecast method, rounding with bearing capacity, road smoothness, breakage condition and skidding resistance, considering the finishing coating and overlay of pavement, the paper makes full use of new nondestructive detection means, appraises the pavement performance using the improvement parameter, and carries out long-term forecast using Genetic Algorithms and Neural Network for the property of road surface, and the results provide great help for the design , construction, maintenance and repair etc. of the pavement overlaying.
The paper studies mainly on five aspects: (1) comprehensively analyzes the currently used individual index and its assessment technique of old pavement performance, analyzes its advantages and disadvantages. (2) puts forward the improved individual index and its assessment technique of old cement concrete pavement performance, having considered slab body to take off, ability to deliver loads of joint gap and etc. which directly restrict and decide the overlay and maintenance scheme, at the same time, it studies measurement and the processing technique of old concrete slab breakage; (3) redistribute index weight, raising new comprehensive assessment technique; (4) verify the improved appraisement index and method of pavement performance with project example; (5)according to the feature that Genetic Algorithms and Neural Network with good shortcoming complementary, the paper establishes the forecast model with mix Genetic Algorithms and Neural Network, and verifies with project substance as example.
本文在综合分析了旧路面使用性能影响因素、现有评价和预测方法存在的不足的基础上,以结构承载力、路面平整度、破损状况及抗滑能力四大因素为主线,考虑路面罩面及加铺的工程实际,充分利用新型无损检测手段,引入改进后的参数对路面工作性能进行评定,并利用神经网络和遗传算法技术对路面性能进行长期预测,利用断裂力学理论预估了旧水泥路面和沥青加铺层的疲劳寿命,为路面加铺改造设计、施工、养护、维修等提供有力的帮助。
本文主要进行了如下五个方面的研究工作:(1)综合分析总结常用旧路面使用性能单项指标及其评价方法,分析其可取之处与存在的不足;(2)提出改进后旧水泥混凝土路面使用性能单项指标及评价方法,考虑了板体脱空、接缝传荷能力等各种直接制约并决定加铺和养护方案的因素,同时研究了旧混凝土板破损的处理方法和措施,重点研究了不同坏板率情况下所应采取的措施,首次利用层次分析法判定了一个路段采取打碎处理时相应的坏板率;(3)重新分配指标权重,提出新的综合评价方法;(4)以工程实例验证改进后的路面使用性能评价指标与方法;(5)利用遗传算法与人工神经网络优缺点互补的特点,建立了混合遗传神经网络预测模型,并以工程实体为例加以验证。
In order to know the existing condition of pavement, adopt suitable maintenance scheme, distribute maintenance capital scientifically, and use the existing road resource to the highest limit, the scientific and reasonable appraisement and forecast of pavement performance is of important realistic meaning.
Basing on the comprehensive analysis of the influencing factors of original pavement performance and insufficiency of existing appraisement and forecast method, rounding with bearing capacity, road smoothness, breakage condition and skidding resistance, considering the finishing coating and overlay of pavement, the paper makes full use of new nondestructive detection means, appraises the pavement performance using the improvement parameter, and carries out long-term forecast using Genetic Algorithms and Neural Network for the property of road surface, and the results provide great help for the design , construction, maintenance and repair etc. of the pavement overlaying.
The paper studies mainly on five aspects: (1) comprehensively analyzes the currently used individual index and its assessment technique of old pavement performance, analyzes its advantages and disadvantages. (2) puts forward the improved individual index and its assessment technique of old cement concrete pavement performance, having considered slab body to take off, ability to deliver loads of joint gap and etc. which directly restrict and decide the overlay and maintenance scheme, at the same time, it studies measurement and the processing technique of old concrete slab breakage; (3) redistribute index weight, raising new comprehensive assessment technique; (4) verify the improved appraisement index and method of pavement performance with project example; (5)according to the feature that Genetic Algorithms and Neural Network with good shortcoming complementary, the paper establishes the forecast model with mix Genetic Algorithms and Neural Network, and verifies with project substance as example.
引文
[1]曾胜.路面性能评价与分析方法研究[D].中南大学,2003
[2]胡群芳.公路路面结构使用性能评价与预测研究[D].郑州大学,2003
[3]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[D].武汉理工大学,2003
[4]邢爱萍.路面使用性能的评价与预测[D].北京交通大学,2004
[5]李爱军.高速公路沥青路面路况评价与养护决策的研究[D].河北工业大学,2002
[6]王树平.沥青路面养护管理对策的理论及其应用[D].大连理工大学,2002
[7]黄文雄,谭利英,邓丽娟.公路路面使用性能评价方法研究[J].交通科技,2004(8):97-100
[8]中华人民共和国行业标准.JTJ059-95.公路路基路面现场测试规程[S].人民交通出版社,1995
[9]黄文雄.高速公路沥青路面使用性能评价指标[J].中外公路,2003(8):74-76
[10]Smith,James T.Assessment of overlay roughness in long-term pavement performance test sites[JA].Canadian case study.Transportation Research Record,2004:126-135
[11]盛灿花.路面平整度特性研究[D].湖南大学,2005
[13]中华人民共和国行业标准.JTJ073.2-2001公路沥青路面养护技术规范[S].人民交通出版社,2001
[12]郝大力.路面性能的评价与分析研究[D].长安大学,2000(7)
[14]中华人民共和国行业标准.JTJ073.1-2001公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].人民交通出版社,2001
[15]潘玉利.路面管理系统原理[M].北京:人民交通出版社,1998
[16]夏文军等.旧水泥混凝土路面破损状况合理评价体系[J].重庆交通学院学报,2005(4):34-38
[17]王澍,于玲,贺小项,王继山.高等级公路沥青路面使用性能评价指标的研究[J].辽宁交通科技,2004(6):1-3
[18]董丽娜.沥青路面使用性能评价方法的分析研究[D].大连理工大学,2005(12)
[19]中华人民共和国行业标准.JTG D40—2002公路水泥混凝土路面设计规范[S].人民交通出版社,2002
[20]张风程等.用FWD进行板下地基脱空状况的评定[J].公路与汽运,2002
[21]中华人民共和国行业标准.JTG F80-2004公路工程质量检验评定标准[S].人民交通出版社,2004
[22]Lu jian.Development of a Measuring System for Measuring International Roughness Index and RIDE Number for Calibration.Research Report to Florida Department of Transportation,University of South Florida.2002
[23]曾胜,王光明,张起森等.基于FWD荷载分布系数直解路面结构层模量[J].公路交通科技,2003(4)
[24]王颖等.混凝土接缝传荷能力与方法分析[J].黑龙江工程学院学报,2005(4):20-31
[25]吴晖.水泥混凝土路面板接缝传荷能力的评定方法研究[J].公路与汽运,2003(4):42-43
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[27]吴志昂.旧水泥混凝土路面评价与加铺改建技术研究[D].合肥工业大学,2005(6)
[28]陈爱道.水泥混凝土路面行驶质量评价方法[J].公路与汽运,2003(6):25-26
[29]夏文军等.旧水泥混凝土路面破损状况合理评价体系[J].重庆交通学院学报,2005(4):34-38
[30]黄权英.水泥混凝土路面病害调查与维修方案设计[J].公路与汽运,2006(1):48-51
[31]王朝辉,王选仓.灰色关联度组合赋权在道路养护优化中的应用[J].河北工业大学学报,2006(6):106-110
[32]何余良,张起森.沥青路面使用性能评价指标[J].长沙交通学院学报,1994(2):60-64
[33]宋秀莲等.沥青路面使用性能评价系统的探讨与改进[J].重庆交通学院学报,2004(2):10-12
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[35]陆亚兴.柔性路面损坏状况综合评价AHP-Fuzzy方法[J].重庆交通学院学报,1992(2):81-88
[36]王茵等.高速公路沥青路面使用性能综合评价指标的研究[J].沈阳建筑工程学院学报,2000(4):264-268
[37]何云民.高速公路沥青路面养护的综合评价[D].大连理工大学,2003
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[48]王小平等.遗传算法—理论、应用与软件实现[M].西安交通大学出版社,2002
[49]雷英杰等.MATLAB遗传算法工具箱及应用.西安电子科技大学出版社,2005(4)
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[54]陈子金.高等级沥青路面使用寿命预测方法研究[学位论文].湖南大学,2004(5)