公路路面使用性能
高速公路沥青路面使用性能评价及养护决策
高速公路沥青路面使用性能评价及养护决策目前，我国高速公路绝大多数都采用半刚性基层沥青路面的结构形式，由于沥青路面工程的复杂性、多变性及早期结构设计不成熟和施工质量控制等种种原因，许多高速公路建成通车后，随着高速公路交通量的迅速增加、汽车轴载的加大、超载重载严重以及渠化交通的形成，高速公路路面均出现不同程度的裂缝、永久变形、坑槽、松散等破损，尤以车徹和横向裂缝为主要破损类型，降低了路面使用性能，甚至引起路面结构损坏。
由于我国早期主要以高速公路建设为主，忽视了养护技术的发展与研究；高速公路路面结构在交通荷载和自然环境因素的不断作用下，其路面使用性能有逐年下降的趋势。
因此，为了保持高速公路服务水平，延缓路面性能的衰退，减少资产损失，延长路面使用寿命，是高速公路养护管理的主要任务。
而对高速公路养护管理部门而言，所面临的关键问题是如何科学评价路面技术状况，合理分配有限的资金，将养护资金在最佳的时机以最佳的方式使用到最需养护的设施上，以保证最佳的整体服务水平，即以最低的成本取得最大的"收益"。
路面使用性能的影响因素很多且关系复杂，涉及到设计、施工和运营各个环节，并且绝大部分因素都具有不确定性。
高速公路建成通车后，便一直承受着车辆荷载的反复作用，同时还经受着气候、环境一年四季的交替变化影响。
除这些外部影响因素－路面材料的性能、施工质量和后期养护水平等都对路面性能有着不同程度的影响。
研究半刚性基层沥青路面使用性能的发展规律和路面破损的类型、成因及影响因素，提出合理的高速公路路面使用性能评价与预测方法，对我国高速公路沥青路面的养护与管理具有十分重要的意义，也将为促进我国公路交通基础设施的长期健康发展作出重要贡献。
1高速公路路面使用性能单项评价指标确定1.1高速公路沥青路面损坏特征众所周知，路面在行车荷载和自然因素的综合作用下，将会出现各种损坏现象，如横向裂缝、紙向裂缝、车撤、沉陷、坑槽、拥包等。
高速公路路面使用性能及其环境影响评价综述
大在 国家高 速公路上 特别建 造了宽度 达到 ５ ２ ｍ的上跨 式通道 ， 以方便 阿尔 伯特 国家公 园内的大 型野生 动物穿越公 园 内的高速 公路 ， 这也促使加拿 大路域 生态 学的综 合研究 得到 大力发 展 。 而美 国在 Ａ Ａ Ｓ ＨＯ道路试验 中， 首创 了路 面评价模 型 ， 路面使 用性 能评价方法 的提 出为创建其评 价模 型起到 了很好 的推 动作用 ， 路
用性 能预测 、 决策研 究 主要体 现在 高速公 路路 面管理 系统 中 。 是否 具备 可持续发展 的、 健康 的生 态系统 和路 域环境 ， 是 否具 备 现代 化的基础设 备 ， 是 衡 量高 速公 路 是否 现代 化 的两 大基 本 条
２ ０世纪 ８ Ｏ年代以来 ， 各 国对 高速公路 路 面使用性 能 的研究
第４ ０卷 第 ２期
２ ０ １ ４ 年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣ ＨＩ ｒ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４０ Ｎｏ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
・１ ４９ ・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ １ ４ ９ － ０ ３
然条件 的材料 ， 打造出一个具有护坡 、 吸尘 、 美 化环境等 多种作 用 的生态植被系统 。 二十世纪六七十年代 ， 道路建设引起 的环境问题得 到广 泛关 注 。但最初仅是聚焦在公路水土水 文效 应的影 响上 ， 并 逐渐建 成 系统规范的 防控方案 。７ ０年代 以后 ， 欧美 国家开始关注野生动 物生态环境 ， 为野生动物建造桥梁 和涵洞 以便 穿越公路 。如 加拿
面评价模 型 的建 立 同时 也为世界 各 国高速公路路 面管理 系统和 技术 的发展起 到了开创性 的作 用。
路面使用性能评定的方法与技术PPT课件-公路养护技术
3. 路面车辙(RDI) 4. 路面抗滑性能(SRI) 5. 路面结构强度(PSSI)
一、计算路面损坏状况指数(PCI) 并评定
1.计算累计损坏 累计损坏即将同类型损坏相加。 如: 龟裂(轻) 的累计损坏=3 +2 =5; 龟裂(中) 的累计损坏=4。 同理, 可算出其他各类损坏的累计损坏, 见表2—3—5。
3. 评定 因该路段RQI =83.29, 查表2—0—1 可知该路段路面行驶 质量评价等级为良。
三、计算路面使用性能PQI 并评定
此路段是三级公路, 沥青路面, 查表 可知
因该路段PQI =84.17, 查表2—0—1 可知该路段路面使用性 能等级为良。
任务四 路基技术状况的评定
◆掌握路基技术状况指数(SCI) 的计算方法。 ◆能够对路基技术状况进行计算及评价。
张三与李四于2011 年3 月30 日对省道XXXK8 +000 到 K9 +000 上行方向进行了路况调查, 采集了路基损坏数据, 见表2—4—1。该路段路面宽度为15 m。请完成该表, 并对 该路段的路基技术状况进行评定。
路基技术状况用路基技术状况指数(SCI) 评价，公式
路面使用性能评价包含路面损坏、平整度、车辙、抗滑 性能和结构强度五项技术内容,其中, 路面结构强度(PSSI) 为 抽样检测指标, 单独计算与评定, 评定范围根据路面大、中修 养护需求和路基的地质条件等自行确定。
二、路面使用性能的计算
1. 路面损坏(PCI)
2. 路面行驶质量(RQI) 路面平整度用路面行驶质量指数(RQI) 评价
按实际情况填写表头, 见表2—4—3。
二、计算累计损坏
高速公路沥青路面使用性能评价及预测研究
高速公路沥青路面使用性能评价及预测研究一、本文概述随着交通基础设施的快速发展，高速公路作为连接城市与地区的重要纽带，其建设与维护质量直接关系到交通的顺畅与安全。
其中，沥青路面作为高速公路的主要铺设材料，其使用性能的评价及预测研究显得尤为关键。
本文旨在深入探讨高速公路沥青路面的使用性能评价方法及预测模型，以期为路面的科学养护和合理设计提供理论支撑和技术指导。
本文将首先介绍沥青路面使用性能评价的基本概念及研究意义，明确评价指标的选择原则和评价体系的构建方法。
在此基础上，通过对现有文献的梳理和分析，总结国内外在沥青路面使用性能评价方面的研究成果和不足。
随后，本文将重点研究沥青路面的性能退化规律，探讨不同因素（如交通量、气候条件、材料性能等）对路面性能的影响机制。
通过实地调研和试验数据分析，建立基于多因素耦合的沥青路面使用性能预测模型，并对模型的准确性和可靠性进行验证。
本文的研究不仅有助于深入理解沥青路面的性能退化机理，还可为路面的预防性养护和维修决策提供科学依据。
本文的研究成果也可为新型路面材料的研发和应用提供理论支持，推动高速公路沥青路面技术的持续发展和创新。
二、沥青路面使用性能评价指标沥青路面作为高速公路的主要路面类型，其使用性能直接影响到道路的安全性和舒适性。
为了准确评估沥青路面的使用性能，需要建立一系列科学、合理的评价指标。
这些指标应能够全面反映沥青路面的各项性能，包括结构强度、路面平整度、抗滑性能、耐久性等。
结构强度是评价沥青路面使用性能的重要指标之一。
它反映了路面在承受车辆荷载作用下的抵抗变形和破坏的能力。
常用的结构强度评价指标包括弯沉、回弹模量等。
弯沉反映了路面在受到垂直荷载作用下的变形情况，回弹模量则反映了路面材料的弹性性质。
路面平整度是评价沥青路面行驶舒适性的重要指标。
平整度好的路面能够有效减少车辆行驶时的颠簸和振动，提高行车的平稳性和舒适性。
常用的平整度评价指标包括国际平整度指数（IRI）和路面平整度标准差等。
基于路面性能预测的高速公路养护决策研究
基于路面性能预测的高速公路养护决策研究摘要:高速公路作为重要的交通网络，能够引领地区经济发展，目前我国的高速公路已经进入了养护时代，因此要准确合理的进行路面性能预测，结合气候状况、交通载荷、施工水平等诸多因素，强化整体的数据分析、数据集成，构建路面性能衰变曲线，进行有效的养护决策分析，有效延长高速公路的使用寿命，保证日常的行驶安全。
关键词:路面性能预测、高速公路、养护决策引言：高速公路养护维修是提高速公路使用寿命的一个重要手段，技术人员要科学准确的预测路面使用性能，结合数据模型进行分析优化，明确不同环境下路面的衰变规律，克服回归模型固有的缺陷，提高整体预测的准确度，以保证整体的行车安全。
一、路面性能预测的高速公路养护的背景道路是经经济发展的重要基础，也是综合交通运输体系的基础网络，我国目前的一级高速公路数量逐渐增多，道路养护维修工作也日益繁杂，粗放的管理模式难以适应高速公路的实际需求。
因此，顺应时代发展，强化数据集成，结合前期的施工数据与日常的交通载荷，构建路面性能预测模型，为后续的养护提供科学化，精准化，针对化的措施。
在实际管理过程中，要注重预防性养护，走低碳环保之路，大力推动新技术、新工艺、新设备，综合利用计算机技术，通过数学模型进行系统化管理，线上线下同时更新辅助养护人员做出维修决策。
随着我国基础建设快速发展，高速公路里程也在不断增高，截止到2022年底，公路总里程535万公里左右，其中高速公路17.7万公里。
交通事业在当下的社会中占据了重要地位，公路道路的施工质量不仅直接关系着交通事业安全，同时影响着经济发展效率以及整体的社会安全。
因此要明确公路道路施工技术中的难点和重点，做好前期的技术交底，结合道路施工中的危险因素，完善预防措施，提高道路交通运输的灵活性以及安全性。
高速公路在取得辉煌成就的同时，也面临着一定的问题，随着我国物流行业快速发展，重型车也越来越多，高速公路整体的车流量较大，高速公路出现不同程度的破损，其中车辙和横向裂缝作为常见的破损类型，不仅降低了路面的实用性能，同时还会影响整体你行车的安全性，因此要对路面进行养护和维修，提高路面的使用性能和经济效益比。
道路路面性能预测.
4.使用性能预测模型与方法
灰色理论的预测方法
可行性分析：对于路面使用性能预测系统而言 ,路面使用性能 的历史数据是己知的，影响路面性能的交通因素、气候因素、 工程因素等又是不确定的，导致路面使用性能变化速率的不 确定性，符合灰色系统的特征，因此可以采用灰色系统的预 测理论与方法分析研究路面使用性能的发展变化规律。
式中：PCI、PQI、SSI、SRI都以百分制记, 为相应单项评价指标权重
4.使用性能预测模型与方法
确定性模型
经验模型 力学—经验模型 时间序列法
不确定性模型
概率模型：马尔可夫概率预测 贝叶斯概率预测 灰色理论的预测方法 人工智能：神经网络预测 遗传算法预测
4.使用性能预测模型与方法
灰色理论的预测方法
4.使用性能预测模型与方法
马尔科夫概率预测方法
路面性能预测分析：马尔可夫概率预测模型的核心内容是转 移概率矩阵，对一个具体路网而言，不同路面结构、不同交 通水平、不同路龄的路面具有不同的使用性能衰变特征，其 转移概率矩阵也是不同的。
5.使用性能预测方法应用实例
灰色系统预测+马尔可夫概率预测的应用实例
沥青路面： 水泥路面： 式中： SV——平均坡度变化； C——路面裂缝面积， P——修补面积 RD——车辙平均深度，cm
；
3.性能评价指标
养护管理指数MCI （日本）
养护管理指数MCI是日本在20世纪80年代初建立的基于道路管理者的路 面使用性能评价模型,采用多元回归分析技术建立了MCI与道路平度、路面裂 缝情况、车辙等因素之间的非线性关系,MCI的取值范围为0-10。 MCI模型中 路面平整度因素影响较小，侧重从道路管理者的角度出发,主要通过路面破损 状况和车辙来反映道路行驶质量和服务水平的一项评价指标。
高速公路沥青路面性能评价指标及性能
表6 指标细化后各分项技术指标权重
适用条件 RQI PCI RDI ≥80 ≥90 <80 <90 ≥80 <90 <80 ≥80 ≥90 <80 ≥90 ≥80 <90 <80 SRI ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 ≥80 <80 PCI RQI 计算PQI的权重 RDI SRI 合计
• 本研究详细调查、分析了多条不同时期修建的高速公路，包括 已经和将要进行大修的高速公路路面。 • 京藏高速公路：
图2 京藏高速进京k0-k15路段路面技术状况 评价结果
图3 京藏高速进京k0-k15路段破损类型病害 分布（车辙除外）
• 五环路大修前技 术状况调查：
图4 五环路路面技术状况指数分布图
基于现有方 法和指标体 系的养护决 策方法
• 基于当前评价方法和指标的养护维修方案
表4 基于2011年检测评定结果和当前养护决策方法的路面维修建议
路名 五环路 五环路 六环路 京港澳 京沈 通燕 京新 京藏 京港澳 方向 上行 下行 上行 进京 进京 进京 进京 进京 出京 桩号 全线 全线 K37+000-K64+000 依据规范的养护维修建议 综合指标为良，破损指数和行使质量指数为优，抗滑 能力低，车辙严重，采取罩面处理。 综合指标为良，破损指数和行使质量指数为优，抗滑 能力低，车辙严重，采取罩面处理。 综合指标、破损指数和抗滑指数为良，行驶质量指数 为优，车辙指数较差，日常养护为主。
• 路面养护决策主要依据：
– 《公路养护技术规范》(JTG H10-2009)
《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）
高速公路路面使用性能数据统计特性分析
数据的经验累积分布 函数与假设数据呈正 态分布
时 期 望 的 分 布 进 行 比 较 。如 果 实 测 差 异 足 够 大 ，
分 析路 面性 能 参 数 的概 率分 布 及 变异 水平 ，为
路 面 管 理 决 策 提 供 至 关 重 要 的 参 考 依 据 。本 文 通 过 对 检 测 数 据 总 体 概 率 分 布 检 验 ，分 析 了 数 据 的 统 计 特 性 ， 为 高 速 公 路 沥 青 路 面 性 能 评 价 、 预 测 、 检 测 周 期 对 路 面 管 理 决 策 的 影 响 研 究提供 了参考 。
本文不再罗列检测数据 。对 ２ ０ １ ３ 年廊沧高速沧州
段 Ｋ１ ０ １ ＋ ０ ０ ０ ～ Ｋ １ ３ ０ ＋ ０ ０ ０段 的 路 面 检 测 数 据 进 行 统
计分析如下 。
２ ． １ 路面 损坏 状况 指ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ｐ Ｃ Ｉ 的分布 拟合 检验 采用 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ 软 件 对 廊 沧 高 速 沧 州 段 Ｋ１ ０ １ ～ Ｋ１ ３ ０
表 明数 据和正态分布拟合得越好 。ｗ 检验是检验
样本容量 ｎ ≤５ Ｏ时 ，样 本是 否符 合 正 态分 布 的一种
方法。
段上行方 向 Ｐ Ｃ Ｉ 检测值进行正态分布拟合 ，如 图 １
所示 。
Ｋ — Ｓ 检 验 法是 将需 要 做统 计 分析 的数 据 和 另一 组 标 准 数 据 进 行 对 比 ，求 得 它 和 标 准 数 据 之 间 的 偏 差 的方 法 。一 般在 Ｋ — Ｓ 检验 中 ，先计 算需 要 做 比
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Condition Index） ；
TCI — 沿线设施技术状况指数（Traffic-facility Condition Index
公路路面使用性能评定的目的
是公路技术状况评定的主要项目 了解当前该条公路的质量及运营状况 为公路养护于维修提供依据 积累公路使用、运营和建设关系资料为公路建
wPCI PCI 在POI计算中的权值
wRQI RQI 在POI计算中的权值
wRDI RDI 在POI计算中的权值
wSRI SRI 在POI计算中的权值
PQI分项指标权重
公路损坏分类与识别
公路使用性能的衰变一般会通过可见的、不 同形式的损坏表现出来，反过来不同形式的 损坏对公路使用性能也有不同程度的影响。 因此，公路损坏的调查是公路技术状况评定 的重要内容和养护对策的重要依据。
世行 HDM（Highway Design and Maintenance Standards Model）（WorldBank，1990）系列研 究中将沥青路面损坏分为：龟裂、纵裂、横裂、坑 槽、边缘损坏、有裂缝车辙、无裂缝车辙、波浪、 沉陷、剥落及松散、泛油。
沥青路面损坏类型及识别
我国 沥青路面主要损坏形式的调查情况，参 考了国外的损坏分类方法，将沥青路面损坏 分为 11种，分别为纵裂、横裂、坑槽、松散、 拥包、沉陷、泛油、车辙、龟裂、块裂、波 浪与搓板、修补。
龟裂破坏
龟裂是沥青路面最为重要的一种裂缝形式，在路面上表现为相互交错的 小网格状裂缝，因其形状类似乌龟背壳而被称为龟裂。按裂缝块度、缝 宽的大小及裂缝有无变形，将龟裂分为轻、中和重三种。
轻度龟裂：初期裂缝，裂区无变形、无散落，缝细，主要裂缝宽度在 2mm 以下，主要裂缝块度在0.2~0.5m之间。
20世纪80年代末期，在国外文献分析的基础上，根据我国沥青路面的
损坏特点，先后交通部公路科学研究（院）所，在河北和浙江等省市有 关地区选择了实验路段、实施了路况调查和专家评价，采集了行驶舒适 性和路面损坏等数据。当时实验仅研究了道路平整度和路面破坏率二个 因素。随着对路面管理系统的深入研究，目前已建立起包括路面损坏、 道路平整度、路面车辙、抗滑性能和路面结构强度等技术指标与道路使 用性能的管理模型。
中度龟裂：龟裂的发展期，龟裂状态明显，裂缝区有轻度散落或轻度变 形，主要裂缝宽度在2~5mm之间，部分裂缝块度小于0.2m。
重度裂缝：龟裂特征显著，裂块较小，裂缝区变形明显、散落严重，主 要裂缝宽度大于5mm，大部分裂缝块度小于0.2m。
损坏的统计按龟裂外接矩形面积计量，测量时分别实地丈量并记录龟裂 的外接矩形长和宽，然后计算损坏面积。有时同一片区域中存在不同严 重程度的龟裂损坏，无法进行分块区分时，应按其中最重的严重程度记 录和统计。
公路技术状况评价图
图中：
MQI — 公路技术状况指数；
PQI — 路面使用性能指数（Pavement Quality or Performance Index） ；
SCI — 路基技术状况指数（Subgrade Condition Index） ；
BCI — 桥隧构造物技术状况指数（Bridge，Tunnel and Culvert
1）分类定义明确，形式上易于区分； 2）一定程度上考虑路面损坏的原因，方便公
路管理部门的养护决策； 3）在充分描述公路使用性能的基础上，尽量
减少损坏类型数量、减少调查项目。
沥青路面损坏类型及识别
由于沥青路面应用的普遍性和损坏形式的多样性和 复杂性，各国对沥青路面损坏的分类研究都比较重 视。早期，根据损坏对沥青路面性能的影响，一般 将沥青路面损坏被分为结构性损坏和功能性损坏两 大类，每类损坏又根据损坏形式的不同进一步进行 细分。
纵裂是与道路中线大致平行的单条裂缝，有时伴有少量支缝，按裂缝宽 度大小及裂缝边缘的破坏情况分为轻、重两种等级。纵裂的计量按长度 计算，并按0.2m的影响宽度换算成损坏面积。
轻度纵裂：缝细、裂缝壁无散落或有轻微散落，无支缝或有少量支缝， 裂缝宽度在3mm以内。
重度块裂：缝宽、裂缝区有散落，裂缝宽度在3mm以上，主要裂缝块度 在0.5~1.0m之间。
损坏的统计按块裂外接矩形面积计量，测量时分别实地丈量并记录块裂 的外接矩形长和宽，然后计算损坏面积。如同一片区域中存在不同严重 程度的块裂损坏且无法进行分块区分时，应按其中最重的严重程度记录 和统计。
纵裂 破坏
块裂破坏
块裂表现为纵向和横向裂缝的交错而使路面分裂成近似成直角的多边形 大块，块裂的网格在形状和尺寸上都有别于龟裂。按照裂缝块度和裂缝 宽度的大小，将块裂分为轻、重两种等级。损坏的计量按块裂涉及的路 面面积计算。
轻度块裂： 缝细、 裂缝区无散落， 裂缝宽度在3mm以内， 大部分裂缝 块度大于1.0m。
公路路面使用性能检测与评定
路面使用性能评价指标
20世纪60年代初期，美国实施了 AASHO道路试验，提出了路面使用 （服务）性能评价指标，建立了PSI（Present Serviceability Index）路 面评价模型。PSI评价模型的建立标志世界范围路面使用性能评价技术 研究的开始，对路面养护管理技术的发展有着深远的影响。
公路损坏形态特征及原因
车荷载因素 环境因素 施工和材料因素
公路损坏的调查方法
人工目测或手工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量
公路损坏原因复杂、形式多样，不同的调查者可能对同一处 损坏有不同的判别结果，为了使调查结果有一致含义及可比 性，需要根据损坏的形态特征、严重程度和损坏原因，对公 路损坏进行分类。
公路损坏分类遵循原则
设、设计提供参考
公路路面使用性能评价要求与涉及检 测项目
评价要求
公路路面使用性评价一般以1000米路段长为基本评价单元。
检测项目
路面破损程度 路面平整度 路面车辙 路面抗滑性 路面结构强度
公路路面使用性能（PQI）确定
评价公式
PQI=wPCIPCI+wRQIRQI+wRDIRDI+wSRISRI