长安大学博士-道铁专业-高等公路工程

高等公路工程1、路面养护管理系统的构成及其主要内容答：路面养护管理系统，是以路面管理（应用系统分析的方法，综合考虑技术、经济、社会和政治等方面的因素，协调各项路面管理活动）为目的，运用计算机和现代管理科学等先进技术来实现管理的目标。

路面管理系统可划分为网级管理和项目级管理两个层次，两者具有不同的结构和功能。

网级管理系统适用于一个地区(省，市)的公路网或一大批工程项目。

主要任务是为管理部门在进行关键性的行政决策时提供相应的对策。

主要内容：(1)分析路况——路网内路面的使用性能的评价及未来路况的发展变化预估；(2)规划路网——根据路况分析确定路网内要进行养护和维修、改建的项目；(3)优化排序——根据预定标准、约束条件决定项目优先排序，制订维修计划；(4)经济分析——路网达到不同预定的服务水平时，各年度所需养护管理资金；(5)计划实施——根据上述分析结果，将资源进行分配，并积累实施计划后反馈回来的信息。

项目级管理系统仅针对一个工程项目，它的主要任务是为管理部门，对某一工程进行技术决策时提供对策，以选择费用效益最佳的方案。

项目级管理的主要内容：(1)路面结构分析——对路面结构损坏情况进行分析和路面使用性能进行预估。

(2)寿命周期费用分析——针对各项目在路面寿命周期内所有费用)进行分析。

(3)经济评价——根据实际需要，在诸多经济分析方法中选择合适的方法对各项目的分析结果进行评价。

(4)优化排序——把由网级管理系统得到的行动目标，费用目标和使用性能目标作为约束条件，选择合适的优化模型标进行优化，并选择最佳的方案。

(5)方案实施——实施最佳方案，并利用使用性能监测系统收集方案实施后，反馈的信息。

实施路面管理系统的重要意义在于它帮助管理部门改善决策，扩大了决策范围，为决策的效果提供反馈信息，已积累管理经验，并保证管理部门内部的协调一致。

2、路面状况评价指标及主要检测方法，并举例说明预估模型答：评价指标：功能性能——平整度、路面结构强度——路面弯沉值、路面抗滑性——摩擦系数；检测方法：平整度：（1）反应类平整度测定：在车上安装由一传感器和一显示器组成的仪器，可以传感和积累车辆以一定速度经不平整路面时悬挂系统的竖向位移量。

优点：价格低，操作简单，适合快速测定。

（2）断面类平整度测定：直接沿行驶车辆的轮迹量测路面表面的高程，得到路表纵断面，通过数学分析采用综合性统计量表征其平整度。

优点：直接得到轮迹带路表面的实际断面，依据它可以对路表面的平整度特性进行分析。

此外还有主观评估法，根据评估专家的评估分与路面损坏量建立关系进行评估。

弯沉：（1）贝克曼梁：测得测定车辆载重下的最大回弹弯沉值。

（2）自动弯沉仪：最大总弯沉值和弯沉曲线。

这两种为静态弯沉测定。

（3）稳态弯沉仪：利用震动力发生器在路面上作用的一固定频率的正玄动荷载，通过沿荷载轴线相隔一定间距布置的速度传感器，量测路表面的动弯沉曲线。

（4）脉冲或落锤弯沉仪：利用沿荷载轴线布设的速度传感器，可以量测到各级动荷载作用下的路表弯沉曲线。

后两种为动态弯沉仪，可测定最大弯沉值和弯沉盆。

抗滑：（1）制动距离法：以一定速度在潮湿路面行驶的小客车被制动后，车辆减速到滑移停止的距离。

（2）锁轮拖车法：装有标准轮胎的单轮拖车，由汽车以要求测定速度在洒水湿润的路面上行驶而测得。

（3）偏转轮拖车法：拖车上安装2个自由转动的标准试验轮胎，它们对汽车行驶方向产生的角度而测定。

（4）摆式仪法。

在固定地点安装摆锤仪进行测定，当摆锤从以高度自由落下接触地面而测定。

（5）平均构造深度法：将已知容量的标准砂铺在干燥切干净的路表面空隙内，测其覆盖面积，由此计算得到平均构造深度。

预估模型：使用性能预估模型分为两类：确定型和概率型。

确定型包括：基本反应、功能性能、使用寿命模型等。

概率型：马尔可夫，半马尔可夫模型等。

功能性能模型：可预估路面行驶质量指数、现时服务能力指数、表面抗滑性能等。

以济交高速为例，进行经济分析时，可先进行使用寿命和性能预估，平整度变化预估、路面状况指数预估。

3、公路路基弯沉验收标准，影响因素，存在问题及改进方法答：公路工程质量检验评定标准》(JTJ 071—98)规定在路基施工完成后对路基顶面进行弯沉值检测，并要求其弯沉值“不大于设计计算值”。

路面设计文件中只有路基回弹模量E0的要求，而无路基顶面回弹弯沉值l0的设计计算值，因此在实际检测时都是根据土基回弹模量来确定回弹标准，确定公式有经验公式和理论公式两种。

影响因素：(1)测定季节的影响：在春融时，弯沉值最大即路基承载力最低，这种情况在北方季节性冰冻地区，路基填土为粉性土等冻敏性土特别严重。

(2)加铺面层对原有路面及路基弯沉的影响：在原有砂石路面或路基上加铺沥青面层以后，路基和基层中的水分蒸发比较困难，致使路基湿度增加，承载力降低，弯沉值增大。

(3)温度对弯沉的影响：温度对弯沉的影响较明显，特别是沥青路面面层，温度升高，弯沉值增大。

(4)测定用轴载对弯沉的影响：路表某一点处的弯沉值大小，与测定用轴载(轮重、轮压、轮迹圆直径)有关，轴载大测的弯测值也大。

(5)路面结构对弯沉的影响：弯沉值大小同路面类型、结构组合、厚度、路基土类型和状态有关。

(6)测定用弯沉仪的影响：回弹弯沉测定的正确与否，与弯沉仪的支架距离有明显的联系，弯沉仪的选取要根据实际情况具体来定，灵活运用。

(7)测定时准备工作的影响：准备工作一定要一丝不苟，力求准确，像标准车的车况及刹车性能、轮胎内胎气压力、车槽内要装载不宜缺失的货物；测定轮胎接地面积一定要准确；检查弯沉百分表测量的灵敏情况，温度测定及修正；收集设计参数等一些情况在规范中都有详细的介绍。

(8)土的各种性质，如粒径、含水量、粘结力等，均可引起弯沉值的改变，但这些因素在目前所有的公式中均未能体现。

存在问题及改进方法：1）经验公式大多具有一定的局限性，在情况复杂、地域广大的情况下，往往可用几个公式或几个系数来解决。

理论公式是采用弹塑性体理论中半空间体在边界上受法向分布力作用下竖向位移与弹性模量之间的关系推导出的。

加载方式为单独一侧轮压作用，且还未考虑地域、土质、含水量等因素的影响。

由于实际路基的材料性质与荷载作用方式与理论假设不完全相同，导致路基回弹弯沉理论值与经验值之间存在一定的误差。

但理论公式和经验公式的表达形式是一致的，只是系数和指数有微小差别。

2）弯沉测定应该是在路基处于最不利季节时进行，但路基由于施工时间的限制，当路基顶面的弯沉在非不利季节测定时，应根据当地经验考虑温度影响系数和季节影响系数的修正。

3）用贝克曼梁测定路基回弹弯沉值时，应采用标准轴载汽车测定。

问题在于目前很难找到符合标准轴载的汽车。

如果能采用非标准轴载的汽车测定路基回弹弯沉值，然后再将其换算为标准轴载下的弯沉值，将会给路基弯沉值检测带来很大方便，利用公式进行换算。

4、公路线形连续性的内容及其评价方法答：连续性设计是指公路的几何条件既不违背驾驶员的期望，也不违背驾驶员安全地操作和驾驶汽车的能力。

线形连续性设计内容：1）设计速度和运行速度的连续性设计速度为路线设计的关键参数，其值一旦选定，道路各项参数指标随之确定。

运行速度与设计车速相一致，但是实际上很难做到同一条路线不同路段运行速度的连续性。

2）线形曲率变化分析各要素使用合理、配置得当满足汽车行驶要求，以及地形情况和人的视觉、心理、道路技术等级等。

其中最重要的反映指标是设计线形要连续，即线形指标均衡、曲率连续变化。

3）纵断面线形安全设计分析设计纵坡的大小直接影响行车速度和安全、道路使用质量、运输成本以及工程造价，特别是纵坡极限值路段，为了克服高差、缩短展线和节省工程数量，采取连续下坡或上坡，或者上、下坡频繁交替出现，这都将影响行车安全。

4）平纵组合线形安全设计分析平纵组合主要指平曲线与竖曲线在一起时，良好的组合，不仅可减少工程费用，而且能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性；组合不当，线形会失去视觉诱导和心理准备，极易发生交通事故。

国外对线形连续性的评定有很多，如美国Leisch法等。

结合国情，对高等级的线形连续性的评价指标采用相邻路段运行速度的差值ΔV85，评价线形质量的标准：高速公路和一级公路的线形标准比较高，汽车的运行速度相对较高，评价线形质量的车速差应稍微小点，才可以显示线形的优劣；而二级公路及以下的等级公路线形标准较差，评价线形质量的车速差自然要大一点。

5、以设计速度为基础进行路线主要技术指标设计的问题及改进方法答：我国现行标准、规范中是根据设计车速确定线形。

但这存在以下不足：1）线形设计要素与实际行车速度不相符。

规定了线形设计要素的最小指标值，却没有考虑是否能够满足实际行车速度的要求．2）线形均衡性连续性差。

当公路为非受限路段时，公路的平、纵、横以及其他相关指标就没有依据确定．导致各技术指标取值不合理、相互组合不协调、高低指标之间无过渡等问题，很难实现公路线形的均衡性和连续性。

3）线形要素之间组合设计不合理。

在丘陵和山岭地区，经常需要把纵面线形要素与平面线形要素结合使用．一般认为，对孤立要素适用的最小值，在这些要素同时出现时可能就不安全。

4）设计车速和运行车速之间存在差别。

在按等值设计车速设计的公路上行驶时，驾驶员会根据实际的交通环境以及自己的主观期望和直觉来调整行驶车速，经常会以设计车速值为中心上下波动。

改进方法：1）运行速度的引入。

运行速度即实际驾驶员驾驶汽车的行驶速度。

针对不同的车型，通过降低相邻路段的容许速度差，以及相邻路段所能提供的不同容许速度的级差控制，达到线形协调，消除安全隐患的目的。

2）可能速度的引入。

它是指在良好的气候条件和交通条件，汽车行驶只受公路本身几何条件影响，技术熟练的驾驶员驾驶汽车沿某条公路行驶时可能达到的行驶速度，简称可能速度。

可能速度可以控制车辆超速行驶、作为线形设计检查与修改的依据、更准确地确定超高值、行车视距等，因此，可能速度的引入能够提高线形设计质量和保证交通安全。

6、桥面铺装新材料、新技术和新结构，这些新材料、新技术运用于哪些结构答：随着我国高等级公路建设的迅猛发展，公路工程结构的经久耐用对原材料提出了越来越高、越来越多功能化的技术要求。

（1）高强轻骨料隔热沥青混凝土桥面铺装新材料及应用轻质、高强、隔热、抗滑四项技术要求共同集成在新型高强轻骨料材料上。

在钢桥面铺装层的材料设计中，在满足高强轻质要求的同时，保证其在钢桥面上高温季节能够在行车超载压力下呆得住。

钢桥面铺装工艺应该是高强结构轻骨料加上沥青改性技术(或水泥混凝土外加剂)加纤维及配筋，再加上合理有效的层间锚固摩阻技术。

应用：高强页岩陶粒轻骨料主要用于有轻质要求的深厚软基上的沥青路面与水泥路面；有隔热和隔冷要求的永久冻土、岛状冻土地区的沥青路面与水泥路面；有减轻自重要求的桥面、桥梁与桥板等结构；有隔热要求的钢桥面铺装层中的沥青桥面与纤维钢筋水泥混凝土桥面等。