（4-13周）上課地點(diǎn)：周一1-2節(jié)：12-515；周三（雙）1-2節(jié)：13-304考核方式：考試+平時(shí)成績(jī)（論文）學(xué)習(xí)內(nèi)容：首先對(duì)路面管理系統(tǒng)的組成與發(fā)展概況有大概了解（第一章）。然后，對(duì)路面管理系統(tǒng)所需的各個(gè)功能模塊單獨(dú)學(xué)習(xí)（第二章～第六章）。最后，結(jié)合前面各章的內(nèi)容，介紹路面管理系統(tǒng)建立和實(shí)施的方法和步驟。學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握路面管理系統(tǒng)各部分的功能與分析方法，學(xué)會(huì)如何去建立一個(gè)完整的路面管理系統(tǒng)。教材：《路面管理系統(tǒng)》，姚袓康參考：《路面管理系統(tǒng)原理》，潘玉利《公共設(shè)施資產(chǎn)管理》，(美)赫德森(Hudson,W.R)等第頁共18頁第一章引論本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：了解路面管理工作的內(nèi)容，從中認(rèn)識(shí)到路面管理系統(tǒng)的必要性；理解網(wǎng)級(jí)和項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)的組成及其區(qū)別；了解路面管理系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況。第頁共18頁第一節(jié)路面管理和路面管理系統(tǒng)路面是道路的主要工程結(jié)構(gòu)物。路面的投資在整個(gè)道路建設(shè)費(fèi)用中占很大的比例，通?？蛇_(dá)10%～30%左右。這是一筆極為可觀的資產(chǎn)。路面狀況的好壞將直接影響到車輛的行駛舒適性和營運(yùn)費(fèi)用，也直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。如何決策好路面投資的去向（規(guī)劃項(xiàng)目和選擇對(duì)策），如何經(jīng)營管理好這筆資產(chǎn)（設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)）使之充分發(fā)揮出效益，具

有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。第頁共18頁第一節(jié)路面管理和路面管理系統(tǒng)路面使用過程中，其使用性能會(huì)因行車荷載和環(huán)境因素的不斷作用而逐漸變壞。路面使用性能的惡化，將增加車輛的運(yùn)行費(fèi)用，包括燃油、輪胎和保修材料的消耗以及行程時(shí)間等費(fèi)用。因而，在路面使用期內(nèi)，還需繼續(xù)投入大量資金以維護(hù)（包括養(yǎng)護(hù)和改建）路面，使之保持一定的使用性能。通常養(yǎng)護(hù)資金有限，不能對(duì)所有不滿足使用性能最低要求的路段進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù)或改建。需要考慮怎樣把有限的資金分配到最需要采取措施并能取得最佳效果的路段上，使現(xiàn)有的路網(wǎng)保持合理的服務(wù)水平第頁共18頁路面管理的內(nèi)容第頁共18頁道路管理部門的難題如何向上級(jí)申請(qǐng)投資和決定如何使用好分配到資金

需要對(duì)路網(wǎng)內(nèi)路面的使用性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其現(xiàn)狀作出評(píng)價(jià)，由此確定哪些項(xiàng)目需要投資，在預(yù)算容許的范圍內(nèi)按優(yōu)先次序資助盡可能多的急需項(xiàng)目□項(xiàng)目?jī)?yōu)先次序的安排，需依據(jù)該項(xiàng)目的使用性能或服務(wù)水平現(xiàn)狀

對(duì)投資的效益進(jìn)行論證：如果申請(qǐng)得以批準(zhǔn)，路網(wǎng)的服務(wù)

能力或路況將會(huì)得到多大的改善，反之會(huì)惡化到什么程度？第頁共18頁路面管理各部分路面管理工作，分別隸屬不同的管理單位。這些單位往往在其管轄的工作范圍內(nèi)各自作出有關(guān)的管理決策，而這些決策有時(shí)是相互不協(xié)調(diào)的。所以，管理部門應(yīng)及時(shí)提供充分的信息以溝通各下屬單位，并協(xié)調(diào)各單位的管理決定。路面管理是協(xié)調(diào)和控制同路面有關(guān)的各項(xiàng)活動(dòng)，其目的是使管理部門通過這一過程能有效地使用資源（資金、勞力、機(jī)具設(shè)備、材料、能源等），以最低的資源消耗，提供并維持在預(yù)定使用期內(nèi)具有足夠服務(wù)水平的路面。第頁共18頁路面管理系統(tǒng)的意義通過應(yīng)用系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和政治等方面因素，協(xié)調(diào)各項(xiàng)路面管理活動(dòng)，促使路面管理過程系統(tǒng)化。它是為管理部門的決策人提供分析的工具和方法，幫助他們考慮和分析比較各項(xiàng)可能的對(duì)策，定量地預(yù)估各項(xiàng)對(duì)策的后效，在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)和約束條件的基礎(chǔ)上，選用費(fèi)用—效果最佳的方案。路面管理系統(tǒng)的建立和實(shí)施，可以幫助管理部門改善所作出的決策的效果，擴(kuò)大決策的范圍，為決策的效果提供反饋信息，以積累管理經(jīng)驗(yàn)，并保證部門內(nèi)各級(jí)單位決策的協(xié)調(diào)一致性。第頁共18頁第二節(jié)路面管理系統(tǒng)的組成網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)

分別適應(yīng)不同管理層次的需要，具有不同的功能和結(jié)構(gòu)第頁共18頁網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)的范圍，包括一個(gè)地區(qū)（省、市）的公路網(wǎng)或一大批工程項(xiàng)目，它的主要任務(wù)是為管理部門在進(jìn)行關(guān)鍵性的行政決策時(shí)提供對(duì)策。它們包括：路況分析——路網(wǎng)內(nèi)路面現(xiàn)有狀況的分析和今后路面狀況變化的預(yù)估分折；路網(wǎng)規(guī)劃——確定路網(wǎng)內(nèi)需要養(yǎng)護(hù)、改建和新建的項(xiàng)目；計(jì)劃安排——這些項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、改建和新建的時(shí)間，各項(xiàng)日的優(yōu)宅排序；預(yù)算編制——路網(wǎng)達(dá)到不同預(yù)定服務(wù)水平時(shí)，各年度所需的投資額；資源分配——各行政區(qū)域或不同等級(jí)道路或養(yǎng)護(hù)、改建和新建之間的資源分配。第頁共18頁網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)的基本要素第頁共18頁數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)路面管理系統(tǒng)必須建立在大量信息的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)作為支承。因此，整個(gè)管理須包含一數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。它由兩部分組成：路況監(jiān)測(cè)（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫路況監(jiān)測(cè)：定期采集路面使用性能參數(shù)和交通參數(shù)數(shù)據(jù)庫：設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)養(yǎng)護(hù)和改建數(shù)據(jù)路面使用性能數(shù)據(jù)其它（環(huán)境、交通、單價(jià)等）第頁共18頁項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)僅針對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目它的主要任務(wù)是：為管理部門對(duì)某一工程進(jìn)行技術(shù)決策時(shí)提供對(duì)策，以選擇費(fèi)用—效果最佳的方案。第頁共18頁項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)的基本要素第頁共18頁第三節(jié)路面管理系統(tǒng)的發(fā)展路面管理系統(tǒng)的研究起源于美國和加拿大1966年美國NCHRP的研究，在路面設(shè)計(jì)中引入系統(tǒng)分析方法，提出路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)概念70年代初期，引入系統(tǒng)分析和運(yùn)籌學(xué)方法以建立路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)——逐步擴(kuò)展成項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)70年代起發(fā)達(dá)國家公路管理部門把注意力轉(zhuǎn)向于養(yǎng)護(hù)改建維護(hù)和改善現(xiàn)有路網(wǎng)——開始研究網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，新的量測(cè)儀器的研制和改進(jìn)，路面狀況和車輛營運(yùn)費(fèi)之間的定量關(guān)系的建立：為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、選擇費(fèi)用-效果最佳方案提供了可能性。第頁共18頁早期路面管理系統(tǒng)代表70年代后期至80年代中，美、加拿大約有35個(gè)州和省建成路面管理系統(tǒng)美國加利福尼亞州路面管理系統(tǒng)（1978）華盛頓州路面管理系統(tǒng)（1980）亞利桑那州路面管理系統(tǒng)（1980）美國陸軍工兵團(tuán)的PAVER系統(tǒng)（1983）

加拿大阿爾伯達(dá)省的路面信息和需求系統(tǒng)（PINS，1983）、改建信息和優(yōu)序系統(tǒng)（RIPPS，1984）及城市路面管理系統(tǒng)（MPMS，1987）丹麥路面管理系統(tǒng)（1980）英國運(yùn)輸和道路研究所（TRRL）的公路養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（CHART，1980）第頁共18頁實(shí)施路面管理系統(tǒng)的收益可以利用通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的客觀資料來說明路況的現(xiàn)狀，以便及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧└纳坡窙r。可以利用具有一定可靠度的路面使用性能預(yù)估摸型，預(yù)測(cè)

各種養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策的后效以及路網(wǎng)內(nèi)路況今后的發(fā)展變化。3．申請(qǐng)投資時(shí)，可以用客觀的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，并可以論證不同投資（預(yù)算）水平對(duì)路網(wǎng)絡(luò)況和服務(wù)水平的影響。為合理地和有效地分配投資和其他資源提供費(fèi)用-效果最佳方案?？珊侠碓u(píng)價(jià)各種設(shè)計(jì)方案，選擇費(fèi)用-效果最佳方案。利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，可考察和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)工作，為改善和更新各種設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)方法和規(guī)范提供依據(jù)。第頁共18頁我國路面管理系統(tǒng)的發(fā)展我國路面管理系統(tǒng)的研究起始于1984年。1985年首先在遼寧營口地區(qū)移植了英國的瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。而后，北京、廣東、河北、山東、河南和江西等省市的公路部門相繼建立了省市級(jí)或地區(qū)級(jí)瀝青路面管理系統(tǒng)。推廣應(yīng)用任重道遠(yuǎn)（數(shù)據(jù)采集時(shí)間短、數(shù)據(jù)不足、精度差）第頁共18頁路面管理系統(tǒng)巨鎖基第二章路面狀況數(shù)據(jù)采集本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：理解路面使用性能的概念；掌握平整度、損壞狀況、承載能力、抗滑能力等路面狀況數(shù)據(jù)及交通數(shù)據(jù)的采集方法；了解先進(jìn)、快速的測(cè)試方法及其發(fā)展方向。第頁共55頁第二章路面狀況數(shù)據(jù)采集路面狀況數(shù)據(jù)是編制道路養(yǎng)

護(hù)和改建計(jì)劃的依據(jù)。路面管理決策的恰當(dāng)與否，在很大程度上依賴于能否及時(shí)而真實(shí)地采集到路面狀況數(shù)據(jù)。以目測(cè)、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷路況——速度慢、易片面必須用快速、可靠的方法采集路面狀況數(shù)據(jù)第頁共55頁第一節(jié)路面使用性能一、功能性能路面的基本功能是為車輛提供快速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的行駛表面。路面的功能性能是指路面滿足這一基本功能的能力，它反映了路面的行駛質(zhì)量或服務(wù)水平。從路面狀況的角度看，影響路面行駛質(zhì)量的主要因素是路面平整度。路面平整度，隨車輛荷載的反復(fù)作用，周圍環(huán)境（溫度和濕度）的周期變化影響和路面齡期的增加而逐漸下降第頁共55頁平整度隨時(shí)間的變化分析期最大不平整容許限度平整度（IRI）第頁共55頁第一節(jié)路面使用性能二、結(jié)構(gòu)性能（損壞狀況）路面的結(jié)構(gòu)性能，是指路面結(jié)構(gòu)保持完好的程度。第頁共55頁第一節(jié)路面使用性能三、結(jié)構(gòu)承載力路面結(jié)構(gòu)的承載能力，是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前還能承受的行車荷載作用次數(shù)，或者還能使用的年數(shù)。對(duì)于柔性路面，通常采用路表面無破損彎沉測(cè)定方法評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載力，也即依據(jù)彎沉值的大小確定其剩余壽命。路面結(jié)構(gòu)的承載力同損壞狀況有著內(nèi)在的聯(lián)系。第頁共55頁結(jié)構(gòu)承載力隨時(shí)間的變化第頁共55頁第一節(jié)路面使用性能四、安全性安全性主要指路面表面的抗滑能力。此外，在車轍深度超過10～13mm情況下，高速行駛的車輛會(huì)因轍內(nèi)積水而出現(xiàn)飄滑，產(chǎn)生交通事故。第頁共55頁第一節(jié)路面使用性能五、美觀美觀是指路面的外觀給道路使用者的視覺印象。它包括反光和炫目、夜晚能見度、表面結(jié)構(gòu)和顏色的均勻性等方面。第頁共55頁第二節(jié)平整度測(cè)定路面平整度定義：路面表面誘使行駛車輛出現(xiàn)振動(dòng)的高程變化。駕乘者最直接的感受

對(duì)車輛磨損、燃油消耗、行駛舒適、路面損壞和交通安全等產(chǎn)生直接影響平整度測(cè)定方法和儀器大體上可劃分成三大類型：斷面類平整度測(cè)定反應(yīng)類平整度測(cè)定主觀評(píng)估法第頁共55頁一、斷面類平整度測(cè)定水準(zhǔn)測(cè)量：水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺結(jié)果穩(wěn)定、速度慢

采用反應(yīng)類平整度儀測(cè)定時(shí)，用于測(cè)定標(biāo)定路段的平整度梁式斷面儀由英國運(yùn)輸和道路研究所（TRRL）研制，半自動(dòng)化，速度較水準(zhǔn)測(cè)量快慣性斷面儀（GMR類）跟隨輪—車身同路表距離豎向加速度計(jì)—慣性參考系第頁共55頁一、斷面類平整度測(cè)定慣性斷面儀的改進(jìn)非接觸式位移傳感器縱斷面分析儀

法國路橋中心試驗(yàn)室（LCPC）生產(chǎn)的一種慣性斷面儀

可用于測(cè)定各種平整度的路面，測(cè)定速度可在15～140km/h范圍內(nèi)第頁共55頁一種激光斷面儀第頁共55頁斷面類平整度測(cè)定方法的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)

直接得到輪跡帶路表面的實(shí)際斷面，依據(jù)它可以對(duì)路面平整度的特性進(jìn)行分析。主要缺點(diǎn)

對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量和T

RL梁斷面儀來說，測(cè)定速度太慢，不宜用于大范圍的數(shù)據(jù)采集；

對(duì)于慣性斷面儀和縱斷面分析儀來說，則儀器的精密度高，操作運(yùn)用和維修技術(shù)要求高，購置和使用費(fèi)用也高，因而其廣泛應(yīng)用受到了限制。第頁共55頁二、反應(yīng)類平整度測(cè)定在車上安裝由一傳感器和一顯示器組成的儀器，可以傳感和積累車輛以一定速度駛經(jīng)不平整路面時(shí)懸掛系的豎向位移量?jī)x器得到的測(cè)定值，通常是一個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)值，每計(jì)一個(gè)數(shù)相應(yīng)于一定的懸掛系位移量。第頁共55頁反應(yīng)類平整度測(cè)定儀器1940年代，美國公路局的平整度儀（BPR平整度儀）單輪拖車機(jī)械式積分器測(cè)定速度32km/h英國TRRL在BPR基礎(chǔ)上，顛簸累積儀（BI）拖車式與BPR類似車載式量測(cè)后軸同車身之間懸掛系的位移第頁共55頁反應(yīng)類平整度測(cè)定系統(tǒng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，可用于大范圍內(nèi)的路面平整度快速測(cè)定缺點(diǎn)：時(shí)間穩(wěn)定性差（對(duì)策：經(jīng)常標(biāo)定）同一臺(tái)儀器在不同時(shí)期測(cè)定的結(jié)果不一致；轉(zhuǎn)換性差（對(duì)策：通用的平整度指標(biāo)）一個(gè)部門測(cè)定的結(jié)果很少能為其它部門所復(fù)制，因而，不同部門的測(cè)定結(jié)果難以進(jìn)行對(duì)比；不能給出路面表面的真實(shí)斷面無法利用測(cè)定結(jié)果考察和分析影響路況的路表特性。第頁共55頁三、平整度指標(biāo)平均調(diào)整坡（ARS）反應(yīng)類平整度儀單位行駛距離內(nèi)懸掛系的累積行程（m/km）

不同反應(yīng)類平整度儀測(cè)定值之間，可以建立良好的相關(guān)關(guān)系。（注意：這種關(guān)系只能在測(cè)定速度相同的條件下才能成立）第頁共55頁三、平整度指標(biāo)縱斷面平整度指標(biāo)功率譜分析（PSD）豎向加速度均方根（RMSVA）相鄰斷面坡度變化同抽樣點(diǎn)間距的比值的均方根斷面坡度定義為抽樣點(diǎn)的高程變化同相應(yīng)間隔的水平距離的比值直尺指數(shù)（SEI）第頁共55頁三、平整度指標(biāo)國際平整度指數(shù)（IRI）

世界銀行于1982年織織了有巴西、英、美、法等國專家參加的國際

研究小組，在巴西進(jìn)行了大規(guī)模

的路面平整度試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上

提出了采用國際平整度指數(shù)（IRI）的建議

同反應(yīng)類平整度測(cè)定系統(tǒng)類似，但是采用的是數(shù)學(xué)模型模擬l/4車（即單輪，類似于拖車）以規(guī)定速度行駛在路面斷面上，分析行駛距離內(nèi)由于動(dòng)態(tài)反應(yīng)懸掛系的累積豎向位移量

標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定速度規(guī)定為80km/h，其測(cè)定結(jié)果也以m/km表示

不同測(cè)定方法的測(cè)定結(jié)果，采用

IRI表示后，具有良好的可比性第頁共55頁三、平整度指標(biāo)主觀評(píng)估法

無法采用斷面類或反應(yīng)類測(cè)定系統(tǒng)量測(cè)平整度，而又需要對(duì)路面的平整度作粗略的評(píng)估時(shí)，可以采用主觀評(píng)估的方法估計(jì)其IRI值

評(píng)估的依據(jù)是對(duì)不同平整度的路面在路表形狀和行駛感覺等方面的特性描述考慮的評(píng)估因素：1.表面形狀和缺陷：凹陷、搓板和坑槽。2．行駛感覺：用評(píng)估者感受到的起伏不平和劇烈運(yùn)動(dòng)表示。3．行駛速度：在干燥和直路上無交通擁擠狀況下通?？尚旭偟乃俣鹊陧摴?5頁瀝青混凝土和表面處治路面平整度的主觀評(píng)價(jià)第頁共55頁我國現(xiàn)行的平整度測(cè)試方法三米直尺連續(xù)式平整度儀車載式顛簸累積儀第頁共55頁第三節(jié)路面損壞狀況調(diào)查調(diào)查方法損壞分類（每一類明確的定義）損壞分級(jí)（每一類的輕重程度）通常采用目測(cè)尺量調(diào)查工作量很大網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)可抽樣調(diào)查攝像+圖像識(shí)別速度快設(shè)備昂貴第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型龜裂

相互交錯(cuò)的疲勞裂縫，形成一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)，形如鱷魚皮狀第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型塊狀裂縫可出現(xiàn)在非承載部位多邊形大塊第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型泛油

瀝青膠結(jié)料向路表面聚集的現(xiàn)象

起初一般表現(xiàn)為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的油斑，最終連成一片黑亮的油膜第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型橫向裂縫與道路中線近于垂直有時(shí)伴有少量支縫第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型縱向裂縫與道路中線大致平行有時(shí)伴有少量支縫第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型車轍路表面沿輪跡的縱向凹陷第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型波浪（搓板）路表面有規(guī)律的縱向起伏。波峰和波谷交替出現(xiàn)，間隔很近，一般在60cm以內(nèi)第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型坑槽路面中出現(xiàn)的碗狀坑洞

通常是松散、龜裂等其它損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型沉陷路表面的局部凹陷（參看上頁圖）與路基沉陷引起的大規(guī)模沉陷有區(qū)別第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型松散路面材料（集料和瀝青）逐漸從路面脫開并散失瀝青偏少，瀝青與集料粘結(jié)差，瀝青老化而變硬輪跡帶處往往最嚴(yán)重第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型磨光集料棱角被磨成圓滑或平滑狀所采用的集料不耐磨和車輪反復(fù)作用所造成第頁共55頁瀝青路面主要損壞類型修補(bǔ)

修補(bǔ)本身并非損壞現(xiàn)象，但它反映路面曾經(jīng)損壞并已采取過修理措施的面積。影響行駛平穩(wěn)和路容美觀第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型分為四類：斷裂類豎向位移類接縫類表層類第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型斷裂類縱向裂縫平等或近于平等路面中心線橫向（斜向）裂縫垂直或斜向路面中心線角隅斷裂從板角隅到斜向裂縫兩端的距離小于1.8m交叉裂縫和斷裂板兩條以上裂縫交叉，使板斷裂成3塊以上第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型斷裂類：縱、橫向裂縫第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型斷裂類：縱、橫向裂縫按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度分為3個(gè)輕重程度輕微縫隙邊緣無碎裂或錯(cuò)臺(tái)的細(xì)裂縫，縫隙寬度小于3mm；或填封良好、邊緣無碎裂或錯(cuò)臺(tái)的裂縫中等縫隙邊緣中等碎裂（或）錯(cuò)臺(tái)小于10mm的裂縫，且縫隙寬度小于15mm嚴(yán)重縫隙邊緣嚴(yán)重碎裂或錯(cuò)臺(tái)大于10mm，且縫隙寬度大于15mm第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型斷裂類：角隅斷裂、交叉裂縫和斷裂板按裂縫等級(jí)和板斷裂的塊數(shù)分為3個(gè)輕重程度等級(jí)輕微板被輕微裂縫分割成2—3塊中等板被中等裂縫分割成3—4塊，或被輕微裂縫分割成5塊以上嚴(yán)重板被嚴(yán)重裂縫分割成4—5塊，或被中等裂縫分割成5塊以上第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型豎向位移類沉陷脹起按其對(duì)行車的影響分為3個(gè)輕重程度等級(jí)輕微車輛以限速駛過時(shí)僅引起無不舒適感的輕微跳動(dòng)中等車輛駛過時(shí)有產(chǎn)生不舒適感的較大跳動(dòng)嚴(yán)重車輛駛過時(shí)產(chǎn)生過大的跳動(dòng)，引起嚴(yán)重不舒適或不安全第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型接縫類接縫填縫料損壞按填縫料出現(xiàn)老化、擠出、缺損的情況分為3個(gè)輕重等級(jí)縱向接縫張開按張開量分為2個(gè)輕重等級(jí)唧泥和板底脫空按外觀和車輛駛過的反應(yīng)分為2個(gè)輕重等級(jí)錯(cuò)臺(tái)按相鄰板邊緣的高差大小分為3個(gè)輕重等級(jí)接縫碎裂按碎裂范圍和程度分為3個(gè)輕重等級(jí)拱起按對(duì)行車的影響分為3級(jí)（與沉陷和脹起標(biāo)準(zhǔn)相同）第頁共55頁水泥混凝土路面主要損壞類型表層類磨損和露骨按磨損或露骨的深度分為2級(jí)紋裂、網(wǎng)裂和起皮按是否出現(xiàn)起皮和起皮的面積分為3級(jí)活性集料反應(yīng)引起的網(wǎng)裂按起皮和接縫碎裂的狀況分為3級(jí)粗集料凍融裂紋按裂紋位置（是否只在自由邊？）及其碎裂情況分為3級(jí)坑洞不分輕重程度等級(jí)修補(bǔ)按修補(bǔ)處再次出現(xiàn)損壞的情況，分為3級(jí)第頁共55頁第四節(jié)結(jié)構(gòu)承載力測(cè)定測(cè)定目的：

（1）鑒別路網(wǎng)內(nèi)路面結(jié)構(gòu)承載能力較差或不足之處，以便確定需采取改建措施的路段；（2）預(yù)估現(xiàn)有路面的剩余壽命，以制定今后的改建計(jì)劃；

（3）研究結(jié)構(gòu)能力隨時(shí)間的變化，或分析路面出現(xiàn)過早損壞的原因；（4）為加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)和依據(jù)。測(cè)定方法：破損試驗(yàn)無破損試驗(yàn)（無損檢測(cè)）：彎沉第頁共55頁第四節(jié)結(jié)構(gòu)承載力測(cè)定彎沉可以反映路面的結(jié)構(gòu)承載能力理想的彎沉測(cè)定應(yīng)包含兩方面：最大彎沉值彎沉盆彎沉測(cè)定系統(tǒng)（1）貝克曼梁彎沉儀；（2）自動(dòng)彎沉儀；（3）穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀；（4）脈沖彎沉儀第頁共55頁靜態(tài)彎沉測(cè)定貝克曼梁彎沉儀（回彈彎沉）第頁共55頁靜態(tài)彎沉測(cè)定貝克曼梁彎沉儀第頁共55頁靜態(tài)彎沉測(cè)定自動(dòng)彎沉儀（總彎沉）第頁共55頁測(cè)定方法影響測(cè)試結(jié)果的加載條件：輪重、輪壓和加載時(shí)間自動(dòng)彎沉儀兩臺(tái)彎沉梁測(cè)試車沿輪跡帶行駛貝克曼梁彎沉儀兩臺(tái)或一臺(tái)儀器一臺(tái)時(shí)，沿外側(cè)輪跡帶布置測(cè)點(diǎn)間距20～50m視路段長度和要求的測(cè)定精度而定第頁共55頁測(cè)定結(jié)果處理代表彎沉值彎沉的變異性較大考慮了：保證率溫度修正季節(jié)（濕度）修正適當(dāng)?shù)姆侄蔚陧摴?5頁測(cè)定結(jié)果處理溫度濕度修正

瀝青面層的勁度隨溫度而變，路基和基層的模量隨濕度而變

以20℃作為標(biāo)準(zhǔn)路面溫度，以最不利潮濕或冬融季節(jié)作為測(cè)定時(shí)期對(duì)于其它環(huán)境條件下測(cè)定的結(jié)果，應(yīng)作溫度和濕度修正第頁共55頁動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)定穩(wěn)態(tài)彎沉儀固定頻率的正弦動(dòng)荷載動(dòng)彎沉曲線

為保證震動(dòng)時(shí)儀器不跳離路面，儀器自重須大于動(dòng)荷載，影響結(jié)果脈沖或落錘彎沉儀（FWD）落錘的沖擊力（半正弦脈沖力）改變質(zhì)量或落高施加不同級(jí)位荷載動(dòng)彎沉曲線第頁共55頁FWD第頁共55頁P(yáng)FWD第頁共55頁測(cè)定方法可得到：最大彎沉彎沉盆評(píng)定路面承載能力

1.通過對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層模量的估算，應(yīng)用理論解分析路面的結(jié)構(gòu)能力水泥路面瀝青路面

2.利用路基模量估算值，直接評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載能力僅瀝青路面第頁共55頁第頁共55頁第五節(jié)抗滑能力測(cè)定抗滑能力輪胎受制動(dòng)時(shí)沿路表面滑移所產(chǎn)生的力路面的表面特性式中：f—摩阻系數(shù)；F—在路表面運(yùn)動(dòng)的摩阻力； W—垂直于路表面的荷載。測(cè)定方法：制動(dòng)距離法鎖輪拖車法偏轉(zhuǎn)輪拖車法擺式儀法。第頁共55頁一、制動(dòng)距離法

以一定速度在潮濕路面上行駛的4輪小客車或輕貨車，當(dāng)

4個(gè)車輪被制動(dòng)時(shí)，車輛減速滑移到停止的距離，可用以表征非穩(wěn)態(tài)的抗滑能力，以制動(dòng)距離SDN表示標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試速度：64.4km/h不宜低于32km/h至少測(cè)定3次，算術(shù)平均值第頁共55頁二、鎖輪拖車法裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎的單輪拖車，由汽車拖拉以要求的測(cè)定速度在灑水潤濕的路面上行駛抱鎖測(cè)試輪，通過測(cè)定牽引力量測(cè)在載重和速度不變的狀態(tài)下拖拉測(cè)試輪時(shí)，作用在輪胎和路面間的摩阻力。將摩阻力除以作用在輪胎上的垂直力，可得到以滑移指數(shù)SN表征的路面穩(wěn)態(tài)抗滑能力。至少測(cè)定5次，取算術(shù)平均值第頁共55頁拖車上安裝有兩只可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎，它們對(duì)車輛行駛方向偏轉(zhuǎn)—定的角度（例如7.5°～20°）在汽車拖拉下以一定速度在潮濕路面上行駛時(shí)，試驗(yàn)輪胎和路面間受到側(cè)向摩阻力的作用記錄下的側(cè)向摩阻力除以作用在試驗(yàn)輪上的載重，可得到以側(cè)向力系數(shù)SFC表征的路面抗滑能力三、偏轉(zhuǎn)輪拖車法第頁共55頁四、可攜式擺式儀測(cè)定方法擺錘從一定高度自由下擺時(shí)，

滑塊面同試驗(yàn)表面接觸。由于兩者間的摩擦而損耗部分能量，使擺錘只能回?cái)[到一定高度。表面摩阻力越大，回?cái)[高度越小。通過量測(cè)回?cái)[高度，可以評(píng)定表面的摩阻力第頁共55頁五、粗構(gòu)造深度測(cè)定路表面的粗構(gòu)造有利于水的排除，因而高速時(shí)路面抗滑能力下降較小通常以構(gòu)造深度作為度量指標(biāo)平均構(gòu)造深度越大，高速行駛時(shí)抗滑能力的下降越小。將已知容量的標(biāo)準(zhǔn)砂攤填在于凈而干燥的路表面空隙內(nèi)，量測(cè)其覆蓋的面積，由此計(jì)算得到平均構(gòu)造深度

MTD第頁共55頁第六節(jié)交通數(shù)據(jù)采集交通數(shù)據(jù)：日交通量軸載組成年平均增長率交通量觀測(cè)站：日交通量總數(shù)和不同車類的交通量數(shù)僅需考慮6輪以上車輛數(shù)量，將小客車、輕貨車等略去軸載換算當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)軸載稱重目測(cè)第頁共55頁路面管理系統(tǒng)巨鎖基第三章路面使用性能評(píng)價(jià)本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容

掌握路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)、損壞狀況評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)承載能力和抗滑能力評(píng)價(jià)的方法

理解如何根據(jù)各單項(xiàng)性能評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行路面使用性能的綜合評(píng)價(jià)

理解路面養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策的擬定和選擇方法

了解較新的數(shù)學(xué)方法在路面使用性能評(píng)價(jià)和養(yǎng)護(hù)對(duì)策選擇中的應(yīng)用。第頁共35頁第三章路面使用性能評(píng)價(jià)路面使用性能評(píng)價(jià)：

依據(jù)所采集到的路面狀況數(shù)據(jù)，對(duì)路面性能滿足使用要求的程度作出判斷

利用這一判斷，可以了解路網(wǎng)的服務(wù)水平，判別路網(wǎng)內(nèi)需要采取養(yǎng)護(hù)和改建措施的路段，為之選擇相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策，并作為項(xiàng)目?jī)?yōu)先排序的一項(xiàng)依據(jù)綜合評(píng)價(jià)第頁共35頁第一節(jié)行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)乘客對(duì)路面行駛質(zhì)量的評(píng)價(jià)帶有主觀性平整度：客觀量測(cè)主客觀相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法

回歸分析方法建立主觀評(píng)價(jià)同客觀量測(cè)結(jié)果間的相關(guān)關(guān)系第頁共35頁一、主觀評(píng)分組織有代表性的評(píng)分人員組成的評(píng)分小組，乘坐車輛在選擇路段上按各自的感覺和評(píng)價(jià)，對(duì)各路段的行駛質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分評(píng)分小組代表性人數(shù)路段和車輛選擇第頁共35頁路段不同的平整程度路段總數(shù)不少于55，最好在90段以上每一段長度500～1000m車輛振動(dòng)特性代表大多數(shù)車輛行駛速度同多數(shù)車輛相同一、主觀評(píng)分評(píng)分表設(shè)計(jì)和評(píng)分人員培訓(xùn)行駛質(zhì)量：優(yōu)、良、中、差、很差5分或10分制評(píng)分評(píng)分表：培訓(xùn)：理解和掌握評(píng)分尺度糾正易出現(xiàn)的偏向評(píng)分：按背景分組最好進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)（重現(xiàn)性？）第頁共35頁二、數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)檢驗(yàn)評(píng)分結(jié)果的穩(wěn)定性、一致性、可比性評(píng)分者結(jié)果不能拉開檔次原因：對(duì)整個(gè)路網(wǎng)內(nèi)各路段平整度的分布狀況了解不夠，或者對(duì)評(píng)分制的尺度掌握得不好，或者對(duì)車輛顛簸的敏感性較差鑒別辦法：比較各評(píng)分值下個(gè)人評(píng)分值的方差以及本小組評(píng)分值的方差第頁共35頁二、數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)檢驗(yàn)是否有些評(píng)分者的評(píng)分一直偏高或偏低？評(píng)分結(jié)果的內(nèi)部穩(wěn)定性（重現(xiàn)性）兩個(gè)循環(huán)回歸分析外部穩(wěn)定性評(píng)分人員的組成是否可以代表所有用戶可重組評(píng)分小組，對(duì)比兩個(gè)評(píng)分結(jié)果第頁共35頁二、數(shù)據(jù)分析評(píng)分結(jié)果整理每個(gè)評(píng)分小組累計(jì)百分比法或數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，確定累計(jì)百分比率為50%時(shí)的評(píng)分值按正態(tài)分布假設(shè)確定該分布的均值，作為該小組的評(píng)分值整個(gè)評(píng)分組的評(píng)分值按各小組評(píng)分值的加權(quán)平均值確定各小組的權(quán)數(shù)，可由組織者憑經(jīng)驗(yàn)決定，又可參考各類人員在該地區(qū)乘客群中的比例確定第頁共35頁二、數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)模型的建立回歸分析□線性模型(北京瀝青路面）非線性模型（廣東省砂石路面）（RQI為5分制）第頁共35頁三、行駛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)行駛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的確定第頁共35頁三、行駛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在行駛質(zhì)量的評(píng)分過程中，也可同時(shí)對(duì)評(píng)分者進(jìn)行有關(guān)養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策選擇的意見調(diào)查第頁共35頁第二節(jié)路面損壞狀況評(píng)價(jià)選擇一個(gè)損壞狀況的度量指標(biāo)，以百分制或十分制計(jì)量。對(duì)不同的損壞類型、嚴(yán)重程度和范圍規(guī)定不同的扣分值，按路段的損壞狀況累計(jì)其扣分值后，以剩余的數(shù)值表征路面的完好程度，評(píng)價(jià)路面的好壞采用路面狀況指數(shù)PCI來定義路面損壞狀況的綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用這一方法的要點(diǎn)是如何選定損壞類型和嚴(yán)重程度分級(jí)，如何確定不同損壞類型、嚴(yán)重程度和范圍的扣分值第頁共35頁主觀評(píng)分評(píng)分組成員宜由道路部門的管理、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)人員擔(dān)任，特別是有經(jīng)驗(yàn)的路面養(yǎng)護(hù)工程師。人員組成以8～15人為宜評(píng)分路段應(yīng)選擇一部分為僅具有單一損壞類型的路段，一部分為具有兩種或兩種以上損壞類型的路段；同時(shí)，還要考慮它們分別具有不同的損壞嚴(yán)重程度和范圍試評(píng)分，統(tǒng)一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的掌握尺度第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理確定不同損壞類型、嚴(yán)重程度和范圍的扣分值扣分曲線或單項(xiàng)扣分表(下頁)第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理多種損壞的修正

在評(píng)分組對(duì)多種損壞路段的評(píng)分結(jié)果（以扣分值表示）和按單項(xiàng)扣分值累加得到的總扣分值之間建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理多種損壞的修正（1/2）

分層加權(quán)累加得到總扣分值，也即先對(duì)每一種損壞類型加權(quán)累加不同嚴(yán)重程度的扣分值，而后再加權(quán)累加不同損壞類型的扣分值，由此得到總扣分值□關(guān)鍵：確定權(quán)數(shù)第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理多種損壞的修正（2/2）

利用評(píng)分組對(duì)多種損壞路段的評(píng)分結(jié)果和各項(xiàng)單項(xiàng)扣分值，經(jīng)過多次試算和調(diào)整，可以得到權(quán)函數(shù)曲線第頁共35頁評(píng)分結(jié)果整理單項(xiàng)扣分?jǐn)?shù)和多種損壞修正，需重新選擇評(píng)分路段進(jìn)行評(píng)分檢驗(yàn)和調(diào)整，直到按此方法得到的評(píng)分值同評(píng)分組的評(píng)分結(jié)果相吻合為止第頁共35頁第三節(jié)結(jié)構(gòu)承載能力和抗滑能力評(píng)價(jià)一、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)目的：確定路面的剩余壽命，亦即在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前還能使用的年數(shù)或者承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)指標(biāo)：彎沉容許彎沉(半剛性基層瀝青路面）確定路面剩余壽命Ac—公路等級(jí)系數(shù)As—面層類型系數(shù)第頁共35頁一、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)瀝青路面彎沉變化和壽命（軸載作用次數(shù)）關(guān)系曲線（英，TRRL）第頁共35頁一、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)瀝青路面彎沉變化和壽命關(guān)系曲線（我國規(guī)范）(JJ)第頁共35頁一、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)按路段代表彎沉值評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)承載力（北京例）（JJ）第頁共35頁一、結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)承載能力同路面損壞狀況之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系一般而言：

承載能力足夠的路面，出現(xiàn)的裂縫和變形類損壞很少；而承載能力不足的路面，則常伴隨嚴(yán)重的開裂和變形可建立回歸關(guān)系（北京）與上頁表3-3結(jié)合第頁共35頁路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評(píng)方法）PSSI—路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)SSI—路面容許彎沉與實(shí)測(cè)代表彎沉之比第頁共35頁二、抗滑能力評(píng)價(jià)路面抗滑能力最低值（英國TRRL）（JJ）第頁共35頁二、路面抗滑能力評(píng)價(jià)路面達(dá)到要求抗滑能力所需的石料磨光值（TRRL）（JJ）第頁共35頁二、路面抗滑能力評(píng)價(jià)我國設(shè)計(jì)規(guī)范抗滑標(biāo)準(zhǔn)第頁共35頁二、路面抗滑能力評(píng)價(jià)（高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評(píng)方法）抗滑性能指數(shù)SRI第頁共35頁第四節(jié)使用性能綜合評(píng)價(jià)一、狀態(tài)向量可以對(duì)各路段的路面使用性能有較全面的綜合了解

有利于按照不同使用性能參數(shù)的具體情況選擇或確定養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策

在路況狀態(tài)數(shù)較多的情況下，將使對(duì)策的選擇或確定變得很復(fù)雜

采用這種表述形式時(shí)，很難對(duì)各路段的使用性能狀態(tài)作簡(jiǎn)單的對(duì)比，因而難以據(jù)此進(jìn)行項(xiàng)目的優(yōu)先排序第頁共35頁第四節(jié)使用性能綜合評(píng)價(jià)二、單一綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)點(diǎn)：采用單一的路面使用性能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以用一個(gè)指標(biāo)值反映路面所處的狀態(tài)，因而便于對(duì)不同路段的路況作相對(duì)比較，以安排項(xiàng)目的優(yōu)先次序。此外，也便于建立使用性能的預(yù)估模型。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)通過對(duì)單項(xiàng)使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)后綜合而成缺點(diǎn)：由于不清楚單項(xiàng)使用性能指標(biāo)所占的比重或所處的狀態(tài)，因而難以分清究竟是哪方面存在問題，也難以依據(jù)這一指標(biāo)來確定應(yīng)采取的養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策第頁共35頁第五節(jié)養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策選擇主要考慮三個(gè)方面：路面的現(xiàn)狀各項(xiàng)使用性能滿足使用要求的程度，要依據(jù)不適應(yīng)的方面和程度選擇相應(yīng)的對(duì)策。今后需要改善的程度交通量大或發(fā)展快的路段，顯然要采取較重的措施效益或經(jīng)濟(jì)性不能僅僅考慮一項(xiàng)對(duì)策，而應(yīng)比較分析期內(nèi)各可能對(duì)策方案的經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)此選擇最佳方案。本節(jié)：著重介紹依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇對(duì)策的方法第頁共35頁一、備選對(duì)策各地區(qū)養(yǎng)護(hù)部門的經(jīng)驗(yàn)

收集和調(diào)查這些習(xí)用的措施，并邀集有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)工程師，征詢他們對(duì)這些措施的使用效果的評(píng)論意見。在此基礎(chǔ)上，通過歸類、舍棄和增添等分析。制訂出一套更為簡(jiǎn)明而合理的典型備選對(duì)策，供系統(tǒng)分析和抉擇第頁共35頁二、對(duì)策選擇依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇對(duì)策

在分析影響對(duì)策選擇的諸因素的基礎(chǔ)上，選擇幾項(xiàng)主要影響因素，并安排好選擇時(shí)考慮的先后順序，由此組成若干種可能的狀況

組織有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)工程師，請(qǐng)他們對(duì)上述各種可能狀況選擇備選對(duì)策表中的對(duì)應(yīng)對(duì)策，匯總他們的選揮，便可以整理出針對(duì)不同狀況的養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策方案列表或樹狀圖（下頁）第頁共35頁二、對(duì)策選擇第頁共35頁新的數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)灰色理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第頁共35頁路面管理系統(tǒng)巨鎖基第四章路面使用性能預(yù)估路面在使用過程中，其使用性能會(huì)隨時(shí)間或行車荷載作用次數(shù)的增加而逐漸變壞。當(dāng)損壞達(dá)到某一預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，路面就應(yīng)該或需要采取改建措施以恢復(fù)和提高其使用性能。WHERE？（哪一段）WHEN?WHAT?（時(shí)間）（措施）需要預(yù)先估計(jì)路面在采用新建、設(shè)加鋪層或其它各種養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策后，其使用性能隨時(shí)間或軸載作用次數(shù)的變化規(guī)律第頁共42頁第四章路面使用性能預(yù)估本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容

路面使用性能模型的概念

路面使用性能模型建模方法和步驟

各種建模方法的特點(diǎn)和適用條件第頁共42頁第一節(jié)使用性能模型的概念各級(jí)管理系統(tǒng)需要不同的使用性能指標(biāo)和預(yù)估模型

在項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)中，使用性能可以用單項(xiàng)的路面損壞(如開裂、車轍等)指標(biāo)予以定義；或者用行駛質(zhì)量指數(shù)(平整度)、抗滑能力、路面狀況指數(shù)、路面損壞率等定義。

網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)中，使用性能不僅用各個(gè)項(xiàng)目的狀況和趨勢(shì)表征，而且還用路網(wǎng)的總的狀況以及各類型和各等級(jí)道路的使用性能水平表征。這時(shí)，往往需要采用綜合性的指標(biāo)第頁共42頁一、使用性能模型的類型二種基本類型：確定型基本反應(yīng)模型結(jié)構(gòu)性能模型功能性能模型使用壽命模型概率型殘存曲線模型馬爾可夫（Markov）模型半馬爾可夫模型第頁共42頁一、使用性能模型的類型基本反應(yīng)模型

預(yù)估路面在荷載和氣候因素作用下的基本反應(yīng)，如彎沉、應(yīng)力和應(yīng)變等

可通過經(jīng)驗(yàn)法、力學(xué)法或力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法，并通過應(yīng)用野外觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定后建模結(jié)構(gòu)性能模型

結(jié)構(gòu)性能模型既可以預(yù)估路面各種單項(xiàng)損壞，如開裂、車轍等；也可以預(yù)估路面的綜合損壞狀況，如路面狀況指數(shù)PCI等多采用力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法或經(jīng)驗(yàn)法建模第頁共42頁一、使用性能模型的類型功能性能模型

功能性能模型用于預(yù)估路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI或現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)PSI、表面抗滑性等。這些指標(biāo)同使用者的舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)可采用力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法或經(jīng)驗(yàn)法建模使用壽命模型

這類模型用于預(yù)估路面達(dá)到某預(yù)定損壞狀況或服務(wù)水平時(shí)的使用壽命。

如選用軸載作用次數(shù)指標(biāo)，則適用于設(shè)計(jì)路面的養(yǎng)護(hù)和改建方案；如選用時(shí)間指標(biāo)，則較多用于路面各種養(yǎng)護(hù)和改建方案之間的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可分別采用力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)法建模第頁共42頁一、使用性能模型的類型殘存曲線模型

殘存曲線是路網(wǎng)內(nèi)已使用若干年(或作用次數(shù))而仍不需重大養(yǎng)護(hù)或改建的路面的殘存比例隨時(shí)間的變化曲線

多用于設(shè)計(jì)路網(wǎng)內(nèi)路面的養(yǎng)護(hù)和改建方案

可以根據(jù)公路部門保存的有關(guān)路面修建、養(yǎng)護(hù)和改建活動(dòng)的歷史記錄，確定新建或改建后每年需養(yǎng)護(hù)或改建的路面的比例后得到第頁共42頁一、使用性能模型的類型馬爾可夫模型核心內(nèi)容：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示路網(wǎng)內(nèi)一組具有相同屬性(結(jié)構(gòu)、交通等級(jí)、使用年齡和環(huán)境因素等方面相同)的路面，其使用性能指標(biāo)在預(yù)定時(shí)段內(nèi)從某一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀態(tài)的概率假設(shè)：路面使用性能指標(biāo)存在著有限個(gè)狀態(tài)路面使用性能從某一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀態(tài)的概率只與當(dāng)前的狀態(tài)有關(guān)，而與以前的狀態(tài)無關(guān)轉(zhuǎn)移過程是靜態(tài)的，亦即轉(zhuǎn)移概率不隨時(shí)間變化。在許多情況下，這—假設(shè)不能成立第頁共42頁一、使用性能模型的類型馬爾可夫過程描述了在轉(zhuǎn)移之前和之后路面處于各個(gè)狀態(tài)的概率在上述假設(shè)有效的情況下，轉(zhuǎn)移矩陣可以可靠地用以模擬路網(wǎng)內(nèi)同組路面的總的使用性能第頁共42頁一、使用性能模型的類型半馬爾可夫模型

除了假設(shè)轉(zhuǎn)移過程僅在某一小時(shí)段內(nèi)是靜態(tài)的之外，在其它方面部和馬爾可夫模型相同

由于它承認(rèn)路面狀況及氣候和交通的變化都能引起轉(zhuǎn)移過程的改變，因此更吻合實(shí)際情況第頁共42頁一、使用性能模型的類型各種使用性能模型的建模方法和適用的場(chǎng)合第頁共42頁二、影響使用性能的因素影響路面使用性能衰變的因素較多，在建立使用性能預(yù)估模型時(shí)，要充分考慮這些因素的影響特性或機(jī)理路基路面結(jié)構(gòu)交通荷載環(huán)境施工質(zhì)量養(yǎng)護(hù)水平第頁共42頁二、影響使用性能的因素路面結(jié)構(gòu)

在相同條件下，采用不同改建措施(如瀝青混凝土加鋪層、瀝青表處等)修建的路面，具有不同的使用性能變化特性內(nèi)因，決定性項(xiàng)目級(jí)使用性能模型多用于確定項(xiàng)目(路段)的設(shè)計(jì)方案，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析常把路面各結(jié)構(gòu)層的模量和厚度選作使用性能的影響變量網(wǎng)級(jí)使用性能模型并不用于設(shè)計(jì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案，可采用按材料性能(如柔性和半剛性基層)和厚度(如薄和厚面目)分類的方法，考慮路面結(jié)構(gòu)的影響第頁共42頁二、影響使用性能的因素交通和環(huán)境因素交通荷載和環(huán)境的共同作用是使路面使用性能衰變的主要肇因。外因項(xiàng)目級(jí)使用性能模型大多選用單項(xiàng)損壞指標(biāo)，以確定合理的改建對(duì)策和所需的結(jié)構(gòu)方案常把標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)選作主要的影響變量，并適當(dāng)考慮環(huán)境因素(如溫度和濕度等)的作用網(wǎng)級(jí)使用性能模型多選用綜合指標(biāo)，而這些綜合指標(biāo)不僅包括交通荷載所導(dǎo)致的使用性能衰變的屬性，同時(shí)也蘊(yùn)含了環(huán)境等非荷載因素促使使用性能變壞的內(nèi)容在這種情況下，把交通分為若干等級(jí)，并選擇時(shí)間作為影響變量．可較好地反映交通荷載和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果第頁共42頁二、影響使用性能的因素施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)水平施工質(zhì)量：同路面使用性能的衰變密切相關(guān)，尤其在路面竣工初期影響因素多，難以量化有區(qū)域類聚性，因而可按地區(qū)分別建立使用性能模型以反映其影響?zhàn)B護(hù)水平定期養(yǎng)護(hù)，可在不同程度上延緩路面使用性能的衰變。而不同的養(yǎng)護(hù)水平．會(huì)對(duì)路面使用性能衰變的延緩作用有不同的影響?zhàn)B護(hù)水平是養(yǎng)護(hù)技術(shù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等因素的函數(shù)第頁共42頁第二節(jié)建模方法一、確定型模型的建模方法

在現(xiàn)有的路面管理系統(tǒng)中，較多采用確定型模型預(yù)估路面的基本反應(yīng)(應(yīng)力、應(yīng)變或位移等)、結(jié)構(gòu)性能、功能性能和使用壽命(以累計(jì)軸載作用次數(shù)或時(shí)間計(jì))等力學(xué)法力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)(回歸)法第頁共42頁一、確定型模型的建模方法力學(xué)法

利用彈性理論模型(彈性層狀體系或彈性地基板)或粘—彈性理論模型，通過結(jié)構(gòu)分析得到路面在荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變或位移反應(yīng)

路面各結(jié)構(gòu)層的計(jì)算參數(shù)(模量值)，可采用無破損試驗(yàn)或鉆取試樣后由室內(nèi)試驗(yàn)確定。目前較理想的方法是采用FWD進(jìn)行多點(diǎn)路表彎沉值測(cè)定，由計(jì)算分析確定各結(jié)構(gòu)層的模量

有較為成熟的理論基礎(chǔ)，但計(jì)算復(fù)雜，工作量大，并且只能用來建立路面的基本反應(yīng)(應(yīng)力、應(yīng)變或彎沉等)模型

如要用力學(xué)分析的結(jié)果預(yù)估路面的結(jié)構(gòu)性能和功能性能，則需采集使用性能觀測(cè)數(shù)據(jù)，以建立使用性能同路面基本反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)（回歸）關(guān)系（力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法）第頁共42頁一、確定型模型的建模方法力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法

首先：力學(xué)分析，確定路面各結(jié)構(gòu)層的模量值，計(jì)算在設(shè)計(jì)條件下的臨界應(yīng)力、應(yīng)變或位移值

其次：建立路面反應(yīng)(應(yīng)力或應(yīng)變等)同使用性能參數(shù)衰變速率之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系

現(xiàn)有的各種路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，大多采用疲勞開裂、車轍或路表彎沉等指標(biāo)作為衡量路面結(jié)構(gòu)損壞的標(biāo)準(zhǔn)。通

過室內(nèi)試驗(yàn)和(或)野外觀測(cè)建立路面反應(yīng)(應(yīng)力、應(yīng)變或位移等)同達(dá)到損壞時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（例，下頁）第頁共42頁一、確定型模型的建模方法路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中的疲勞方程美國瀝青協(xié)會(huì)的瀝青路面設(shè)計(jì)方法：□根據(jù)室內(nèi)小梁疲勞試驗(yàn)結(jié)果，并按AASHO試驗(yàn)驗(yàn)路觀測(cè)資料進(jìn)行調(diào)整后得到輪跡帶開裂量為10％以下時(shí)瀝青混凝土面層的疲勞方程

利用上述疲勞方程就可以按路面反應(yīng)的實(shí)際級(jí)位預(yù)估路面的使用壽命，或者預(yù)估路面使用性能的衰變速率。然而，所能預(yù)估的僅為疲勞開裂這一種結(jié)構(gòu)性能變量第頁共42頁一、確定型模型的建模方法力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法

現(xiàn)有的各種路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，大多采用疲勞開裂、車轍或路表彎沉等指標(biāo)作為衡量路面結(jié)構(gòu)損壞的標(biāo)準(zhǔn)。

通過室內(nèi)試驗(yàn)和(或)野外觀測(cè)建立路面反應(yīng)(應(yīng)力、應(yīng)變或位移等)同達(dá)到損壞時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系只能預(yù)估結(jié)構(gòu)性使用性能，無法預(yù)估功能性使用性能第頁共42頁一、確定型模型的建模方法按反應(yīng)級(jí)位預(yù)估功能性使用性能的方法利用AASHO試驗(yàn)路的現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)(PSI)公式

通過結(jié)構(gòu)分析可以確定路面疲勞開裂量、車轍深度和縱坡方差隨時(shí)間的變化，由此按式(4-3)預(yù)估PSI的變壞速率重新整理AASHO試驗(yàn)路資料，對(duì)各試驗(yàn)路段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定相應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變級(jí)位，然后同現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)的變化相關(guān)聯(lián)，提出有關(guān)的預(yù)估方程（P.Uilidtz，丹麥）第頁共42頁一、確定型模型的建模方法力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法的特點(diǎn)

不僅可用于預(yù)估路面的使用壽命(以累計(jì)軸載作用次數(shù)計(jì))和結(jié)構(gòu)性能(如開裂、車轍等)，而且通過將路面反應(yīng)同路面服務(wù)能力相關(guān)聯(lián)，還可以進(jìn)行功能性能預(yù)估理論計(jì)算(結(jié)構(gòu)分析)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的產(chǎn)物

需要對(duì)特定路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變或位移量分析（要考慮到交通和環(huán)境條件以及路基路面材料參數(shù)的變化）。因而，這類模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算工作量大，但外推性能好適用于項(xiàng)目級(jí)管理系統(tǒng)第頁共42頁一、確定型模型的建模方法經(jīng)驗(yàn)（回歸）方法

利用多元回歸分析技術(shù)建立回歸方程，以預(yù)估使用性能變量隨某些影響變量(如年齡、交通、路面結(jié)構(gòu)等)的變化。避開了力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析AASHO試驗(yàn)路—PSI預(yù)估公式可以預(yù)估路面服務(wù)能力隨荷載作用而下降的速率

應(yīng)用受到了AASHO試驗(yàn)路的特定環(huán)境和特定荷載作用條件的限制，可予修正（環(huán)境、路面老化、日常養(yǎng)護(hù)水平）第頁共42頁一、確定型模型的建模方法經(jīng)驗(yàn)法：美國空軍PAVER管理系統(tǒng)采用路面狀況指數(shù)PCI作為使用性能變量。

利用逐步同歸分析方法，對(duì)分布在全國各地的37個(gè)空軍基地的道面狀況進(jìn)行分析后，整理得到PCI的預(yù)估方程y—路面建成或新近一次加鋪后的年數(shù)；

yc—路面建成后到新近一次加鋪之間的年數(shù)；as—同路面總厚、路基CBR值、當(dāng)量單輪的接觸面積和接觸壓力有關(guān)的函數(shù)；Ta—瀝青面層厚度（如有加鋪層、則也包括其厚度）（in）；aa—同瀝青面層厚度、基層CBR值、當(dāng)量單輪的接觸面積和接觸壓力有關(guān)的函數(shù)第頁共42頁一、確定型模型的建模方法經(jīng)驗(yàn)法：華盛頓州管理系統(tǒng)

把平整度和路面損壞狀況二方面綜合成一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)R，作為使用性能變量。

綜合13年的觀測(cè)資料，分別為不同類型的路面和養(yǎng)護(hù)或改建對(duì)策提出了綜合使用性能指標(biāo)R的預(yù)估模型y—年數(shù)第頁共42頁一、確定型模型的建模方法經(jīng)驗(yàn)法：我國（廣東、北京數(shù)據(jù)）y—路面建成后或新近一次改建后的年數(shù)；a、b、c、d—回歸系數(shù)第頁共42頁一、確定型模型的建模方法經(jīng)驗(yàn)法的特點(diǎn)：

得到的只是使用性能變量與其影響變量之間的某種程度的統(tǒng)計(jì)擬合，回避了自變量(影響變量)對(duì)因變量(使用性能變量)影響的物理性質(zhì)的機(jī)理分析

可靠性不僅取決于有關(guān)資料和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與充分，而且也依賴于建模人員對(duì)所選用的使用性能變量與其影響變量之間關(guān)系的理解和認(rèn)識(shí)程度

當(dāng)有些使用性能屬性的衰變機(jī)理尚不清楚時(shí)，采用經(jīng)驗(yàn)法建模具有明顯的優(yōu)勢(shì)這類模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于更新。

若所選用的使用性能參數(shù)是較綜合的指標(biāo)，如PSI和PCI等，適用于網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)；若選用單項(xiàng)結(jié)構(gòu)性能或功能性能指標(biāo)，如開裂、車轍和平整度等，則較適用于項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)第頁共42頁二、概率型模型的建模方法確定型模型的缺點(diǎn)：

影響路面使用性能變化的因素都具有不同程度的變異性，因而使用性能變化的速率是不確定的。顯然，確定型模型無法反映使用性能變化速率的這種不確定性，因而并不能保證得到可靠預(yù)估。

所以，有必要研究概率型模型的建模方法，以建立能夠表達(dá)使用性能不確定性變化的概率型模型，供路面管理系統(tǒng)尤其是網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)使用概率型模型：殘存曲線模型馬爾可夫模型（應(yīng)用較多，較為完善）半馬爾可夫模型第頁共42頁二、概率型模型的建模方法馬爾可夫過程建模的步驟選擇使用性能變量，定義路況狀態(tài)可采用綜合指標(biāo)（如PSI、PCI等），也可采用開裂、平整度等單項(xiàng)指標(biāo)使用性能變量，按其變化范圍劃分為若干個(gè)離散等級(jí)，稱作路況狀態(tài)為不同路面類型或各種養(yǎng)護(hù)和改建措施分別提出轉(zhuǎn)移概率矩陣在某時(shí)段，處于不同狀態(tài)的路段的百分率（概率），稱為該時(shí)段的狀態(tài)矢量陣。對(duì)于使用t年處于i狀態(tài)的路段，經(jīng)過一段時(shí)間后轉(zhuǎn)變成狀態(tài)j的概率，稱作第t年的轉(zhuǎn)移概率路段的轉(zhuǎn)移矩陣

反映了路面使用性能的衰變特性利用轉(zhuǎn)移概率矩陣預(yù)估某時(shí)段處于某種路況狀態(tài)的概率。

不同的路面具有不同的轉(zhuǎn)移概率，故應(yīng)將路網(wǎng)劃分為具有某種程度共性的子網(wǎng)，為每個(gè)子網(wǎng)建立轉(zhuǎn)移概率矩陣第頁共42頁二、概率型模型的建模方法轉(zhuǎn)移概率矩陣的建立方法經(jīng)驗(yàn)判斷根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可靠性較差可逐步修正完善缺少路況觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)可作臨時(shí)變通方法統(tǒng)計(jì)分析具備數(shù)年路況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。采用統(tǒng)計(jì)分析方法可靠性主要取決于路況數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)期的長短和數(shù)據(jù)采集的精度邏輯簡(jiǎn)單，易于理解接受，但數(shù)據(jù)采集工作量大，周期長，費(fèi)用高回歸分析有限的路況數(shù)據(jù)，不足以采用統(tǒng)計(jì)分析建立可靠的轉(zhuǎn)移概率矩陣第頁共42頁二、概率型模型的建模方法回歸分析方法建立概率模型案例美國亞利桑那州路面管理系統(tǒng)使用性能變量：平整度、開裂量使用性能影響變量：現(xiàn)有平整度、現(xiàn)有開裂量、上一年開裂量的變化、初裂指數(shù)北京市公路瀝青路面管理系統(tǒng)路網(wǎng)按基層類型、面層厚度和交通量等級(jí)劃分2×2×4＝16個(gè)子網(wǎng)使用性能變量：路況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和結(jié)構(gòu)能力(以路表彎沉和現(xiàn)有交通量共同表征)使用性能影響變量：路面使用年數(shù)。（以反映荷載因素和環(huán)境等非荷載因素對(duì)路面使用性能的共同影響）第頁共42頁二、概率型模型的建模方法馬爾可夫概率模型的特點(diǎn)：

能夠反映荷載、環(huán)境、材料和養(yǎng)護(hù)水平等因素的變異性所導(dǎo)致的使用性能變化的不確定性，使預(yù)估結(jié)果更吻合實(shí)際

作為變起點(diǎn)模型，能夠依據(jù)最近的路段信息，對(duì)未來使用性能的變化作出預(yù)估，精度得到提高

不僅可以用于預(yù)估某一路段的使用性能變化，而且也能對(duì)路網(wǎng)的整體性能做出預(yù)估

模型能夠隨路況信息的積累而不斷更新；模型的結(jié)構(gòu)能夠與網(wǎng)級(jí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法達(dá)成最大程度的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一第頁共42頁第三節(jié)建模技術(shù)一、建模的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建模所需數(shù)據(jù)類型包括：設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)

路段標(biāo)識(shí)、道路等級(jí)、幾何參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)和厚度、所用材料及路基土的性能參數(shù)等養(yǎng)護(hù)和改建數(shù)據(jù)曾采取過的養(yǎng)護(hù)和改建措施的類型、時(shí)間和費(fèi)用等使用性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)路面損壞狀況、結(jié)構(gòu)承載力、行駛質(zhì)量和抗滑性能等交通數(shù)據(jù)

交通(日交通量、車型組成和交通增長率等)和標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)(軸型、軸重和日軸載作用次數(shù)等)。環(huán)境因素溫度、降水量、凍融周期和太陽輻射等數(shù)據(jù)第頁共42頁一、建模的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)選擇試驗(yàn)路段

選擇一定數(shù)量的試驗(yàn)路段以重點(diǎn)收集和核實(shí)與路面使用性能有關(guān)的各類數(shù)據(jù)，以提高預(yù)估模型的精度全因子難以實(shí)行，部分因子設(shè)計(jì)較合適第頁共42頁二、建模的一般程序明確模型的用途和預(yù)估目標(biāo)使用性能變量及其影響變量的選用原則使用性能變量主要依據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的考慮，同評(píng)價(jià)和優(yōu)化二個(gè)子系統(tǒng)中所采用的相一致網(wǎng)級(jí)多用綜合性指標(biāo)；項(xiàng)目級(jí)多用單項(xiàng)指標(biāo)影響變量理論分析或?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和預(yù)處理盡可能收集全數(shù)據(jù)過濾，去偽存真第頁共42頁二、建模的一般程序選擇模型形式和模型結(jié)構(gòu)確定性模型：依據(jù)理論分析和工程經(jīng)驗(yàn)，確定模型形式(如指數(shù)形式、多項(xiàng)式等)概率型模型：要根據(jù)路面使用性能的評(píng)價(jià)系統(tǒng)和公路部門傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)習(xí)慣，確定路況狀態(tài)的劃分和組成建立模型及檢驗(yàn)

按照各自模型的形式和結(jié)構(gòu)，采用數(shù)學(xué)方法對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)并進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，最終識(shí)別和確認(rèn)所建立的具體模型第頁共42頁二、建模的一般程序模型的標(biāo)定模型必須經(jīng)標(biāo)定后方能使用所建立的模型大都是通過分析路網(wǎng)長期積累為路況信息得到的，因而這些模型實(shí)質(zhì)是平均模型，具有時(shí)空平均意義；而

對(duì)于某一特定路段而言，其實(shí)際情況大多不能和模型相吻合，應(yīng)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行修正所建模型只能反映過去的養(yǎng)護(hù)水平，而今后的養(yǎng)護(hù)水平可能會(huì)有所變化，因此．應(yīng)根據(jù)養(yǎng)護(hù)水平的變化對(duì)模型進(jìn)行修正路面在采取改建對(duì)策后，使用性能會(huì)產(chǎn)生突變，亦即使用性能預(yù)估的起點(diǎn)將會(huì)變更，因此需要隨之改變模型的預(yù)估起點(diǎn)第頁共42頁模型的標(biāo)定特定路段的標(biāo)定

概率型模型是變起點(diǎn)模型，亦即根據(jù)現(xiàn)有路況信息進(jìn)行預(yù)估，因而無須進(jìn)行這一方面的標(biāo)定第頁共42頁模型的標(biāo)定養(yǎng)護(hù)水平的標(biāo)定第頁共42頁模型的標(biāo)定改建措施的標(biāo)定

采取改建措施后，使用性能將得到恢復(fù)和提高，指標(biāo)值產(chǎn)生突變確定型模型：某一使用性能指標(biāo)初值的上升零起點(diǎn)模型：重新選擇預(yù)估模型進(jìn)行零起點(diǎn)預(yù)估變起點(diǎn)模型：還要確定使用性能初值概率型模型：路況狀態(tài)向較好的狀態(tài)轉(zhuǎn)移

確定改建措施對(duì)路況狀態(tài)分布的影響。即確定處于某一狀態(tài)的路面在采取適宜的改建措施后，其路況從原有狀態(tài)上升到哪一個(gè)狀態(tài)（依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)）第頁共42頁模型的局限性和模型的發(fā)展力學(xué)模型和力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

有較為成熟的理論基礎(chǔ)，能夠不同程度地反映使用性能變化的實(shí)質(zhì)，因而具有較好的外推性能，預(yù)估精度高，很適宜于項(xiàng)目級(jí)管理經(jīng)驗(yàn)(回歸)模型尋求的是對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的最佳擬合

建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)，由于建模人員沒有或很少有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，所建模型容易出現(xiàn)一些偏差或錯(cuò)誤難以準(zhǔn)確反映使用性能隨時(shí)間的變化

除非能夠滿足所有物理和數(shù)學(xué)的邊界條件和廣泛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，否則不能保證進(jìn)行可靠的預(yù)估通常適用于精度要求不高的網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)第頁共42頁模型的局限性和模型的發(fā)展力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)是建立使用性能預(yù)估模型的兩個(gè)支柱長期而廣泛的數(shù)據(jù)的積累則是建模的基礎(chǔ)力學(xué)和力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵蚱渌铇?biāo)定數(shù)據(jù)不多和較好的外推性能，將是用于項(xiàng)目級(jí)管理活動(dòng)中費(fèi)用－效果最佳的預(yù)估模型概率型模型則是網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)發(fā)展的主流第頁共42頁路面管理系統(tǒng)巨鎖基第五章經(jīng)濟(jì)分析和比較網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)：

如何分析和比較所有可能的項(xiàng)目，確定各個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行件，以便作出有關(guān)項(xiàng)目選擇和計(jì)劃安排方面的管理決策？項(xiàng)目管理系統(tǒng)

如何針對(duì)已論定經(jīng)濟(jì)可行的項(xiàng)目，分析比較能滿足項(xiàng)目總要求的各個(gè)對(duì)策方案，以得到經(jīng)濟(jì)效果最佳的方案？新建或改建路面時(shí)

初期投資小而靠隨后分期修建以適應(yīng)使用性能要求的方案，同初期投資大（路面結(jié)構(gòu)較強(qiáng)）而所需養(yǎng)護(hù)和改建費(fèi)用較

省的方案相比，究竟哪一種更為經(jīng)濟(jì)?經(jīng)濟(jì)分析方法：壽命周期費(fèi)用分析第頁共38頁第五章經(jīng)濟(jì)分析和比較本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：路面經(jīng)濟(jì)分析中的費(fèi)用組成各項(xiàng)費(fèi)用的分析方法經(jīng)濟(jì)分析的各種方法路面壽命周期費(fèi)用分析的步驟第頁共38頁第一節(jié)費(fèi)用分析一、費(fèi)用組成管理部門費(fèi)用設(shè)計(jì)費(fèi)初期修建費(fèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)改建費(fèi)殘值道路使用者費(fèi)用（用戶費(fèi)用）車輛營運(yùn)費(fèi)延誤費(fèi)行程時(shí)間費(fèi)事故費(fèi)第頁共38頁二、養(yǎng)護(hù)費(fèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)概念：使路面使用性能維持在某預(yù)定水平上所需的費(fèi)用養(yǎng)護(hù)費(fèi)特點(diǎn)：僅考慮直接影響路面使用性能的養(yǎng)護(hù)工作取決于養(yǎng)護(hù)水平，也即養(yǎng)護(hù)工作的類型和范圍

在壽命周期費(fèi)用分析中難以準(zhǔn)確估算（主要由于養(yǎng)護(hù)水平同使用性能的關(guān)系難以確定）通常以元/公里或元/車道/公里計(jì)第頁共38頁二、養(yǎng)護(hù)費(fèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)模型

可依據(jù)各路段的交通觀測(cè)記錄、路面養(yǎng)護(hù)記錄和路況調(diào)查記錄，通過整理和回歸分析，得到分配養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，如MC—養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；Nf—為路段的日交通量或標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；a、b—為回歸常數(shù)，隨公路等級(jí)和路面類型而變；z—為氣候（地區(qū)）條件變量第頁共38頁二、養(yǎng)護(hù)費(fèi)北京市路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)模型（1988）LW、OH—人工工資和管理費(fèi)，相應(yīng)為1100元和1000元/人/公里/年（1988年）；Mc、Ec—材料費(fèi)和機(jī)械費(fèi)，合計(jì)為1550元/公里/年（1988年）；Lc—每公里養(yǎng)護(hù)定員，干線公路0.9人，縣級(jí)公路0.7人；PT、PL、PW、TF——路面種類、使用年數(shù)、路面寬度和交通量系數(shù)第頁共38頁三、路面殘值路面殘值

到壽命周期末，路面的使用性能

可能還沒有下降

到最低可接受水

平，亦即路面還

有剩余壽命可以

在壽命周期之后

繼續(xù)承受車輛作

用，這部分剩余

壽命所具有的價(jià)

值即為路面殘值。

不同方案有不同的剩余壽命第頁共38頁三、路面殘值路面殘值的計(jì)算方法按剩余壽命占預(yù)期使用壽命的比例LA—最后一次改建的施工年份到壽命周期末的年數(shù)；LE—該改建措施的預(yù)期使用壽命；Cr—該項(xiàng)改建措施的修建費(fèi)用第頁共38頁三、路面殘值路面殘值的計(jì)算方法

按各方案在壽命周期末的使用性能（如結(jié)構(gòu)承載力），分別設(shè)計(jì)使用壽命為10年的加鋪層，比較各方案不同厚度加鋪層的修建費(fèi)（以現(xiàn)值表示），其差值可當(dāng)作各方案的殘值考慮舊面層材料被重新利用的價(jià)值通常以原材料單價(jià)的百分率計(jì)。舊材料的殘值同許多因素有關(guān)，如材料受污染的程度，材料的齡期或耐久性，預(yù)期今后的用處等，故只能按經(jīng)驗(yàn)估算剩余壽命可利用，或者材料可重復(fù)使用時(shí)，路面的殘值為正值在壽命周期末，除去舊面層材料所需費(fèi)用可能超過本身的價(jià)值，這時(shí)路面殘值為負(fù)值第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛營運(yùn)費(fèi)

車輛在路上行駛時(shí)同里程有關(guān)的費(fèi)用（燃油費(fèi)、輪胎費(fèi)、保修費(fèi)、車輛大修和折舊費(fèi)等）影響因素：道路特性—包括道路幾何特性（平曲線曲率、縱坡和路面寬度等）和路面特性（路面類型和平整度等）。車輛特性—包括物理特性和運(yùn)行特性，如發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速、懸掛系設(shè)計(jì)、重量等。交通特性—包括車輛組成（機(jī)動(dòng)和非機(jī)動(dòng)）、交通量、行駛速度、交通管理和組織、駕駛行為特性等。地區(qū)因素—由地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)和體制等特性所產(chǎn)生的影響第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛營運(yùn)費(fèi)預(yù)估模型的建模方法集成-相關(guān)法采用路段集成形式的指標(biāo)表征道路的屬性（如每公里上升高度，m/km；每公里下降高度，m/km；每公里累計(jì)曲率，°/km等），通過野外調(diào)查試驗(yàn)得到的各類車輛在不同路段上進(jìn)行的大量數(shù)據(jù)（行駛速度、燃油和輪胎等消耗等）后，應(yīng)用相關(guān)分析法建立有關(guān)預(yù)估模型TRRL[肯尼亞（1975）、加勒比（1982）]、印度（1982）、巴西（1982）以大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在建模地區(qū)應(yīng)用可以得到較合理的預(yù)估值，而且使用方便?；貧w系數(shù)難以賦予物理意義，所以很難依據(jù)條件的變化作局部修正或外延，地區(qū)適應(yīng)性較差第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛營運(yùn)費(fèi)預(yù)估模型的建模方法微觀-力學(xué)法采用均勻子路段的具體坡度和曲率等道路指標(biāo)，依據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論和司機(jī)行為，模擬車輛沿子路段行駛的速度變化，進(jìn)而建立預(yù)估各子路段燃油和輪胎等消耗量的理論關(guān)系式有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，可依賴較少的試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定模型中的未知參數(shù)，所建立的模型便于轉(zhuǎn)換和外延不適宜用于包含大量路段的路網(wǎng)經(jīng)濟(jì)分析或政策分析集成-力學(xué)法綜合集成-相關(guān)法和微觀力學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，以車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，采用集成指標(biāo)表征道路特性，通過野外試驗(yàn)建立具有地區(qū)適應(yīng)性和外延能力的模型世界銀行在巴西（1987）第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛運(yùn)行速度車輛的燃油消耗量同其運(yùn)行速度有關(guān)影響因素車輛和道路特性：牽引能力和制動(dòng)能力，道路縱坡、平曲線曲率和路面寬度，路面平整度等路上交通狀況（混合交通、交通量、交通管理等）車輛平均運(yùn)行速度模型應(yīng)能反映路面狀況的影響，否則不能用于路面管理系統(tǒng)TRRL的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式（集成-相關(guān)法）巴西模型（世界銀行，集成-相關(guān)法）第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛平均運(yùn)行速度模型經(jīng)驗(yàn)法（肯尼亞）考慮了路段的平均上升加下降高度（m/km）、平均平曲線曲率（°/km）、路面平整度BI（用顛簸累積儀測(cè)，mm/km）、道路的海拔高程A（m）、平均行道寬度W（m）以及車輛的功率—重量比等因素的影響按有無鋪面和車輛類型（小客車、輕便車、公共汽車、輕貨車和中貨車）分別建立關(guān)系式第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)車輛平均運(yùn)行速度模型概率限速法（世界銀行，巴西）概率限速法：在受到車輛和道路特性約束的各項(xiàng)限制速度之間尋求一低限速度在不受其它車輛干擾（即自由流的情況下，車輛在均勻路段上以穩(wěn)態(tài)行駛的速度受到驅(qū)動(dòng)能力、制動(dòng)能力、平曲線曲率、路面平整度和其它因素的影響。車輛的平均運(yùn)行速度則為在受各影響因素限制的速度之間求到的低限速度，即VDR—驅(qū)動(dòng)力限速：受縱坡和發(fā)動(dòng)機(jī)功率限制的速度VBR—制動(dòng)限速：受下坡和制動(dòng)能力限制的速度Vcu—曲線限速：受平曲線曲率限制的速度VRO—平整度限速：受路面平整度限制的速度VDE—主觀限速：無上述各項(xiàng)限制時(shí)，受心理、經(jīng)濟(jì)、安全和其它因素限制的速度第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)燃油消耗

同發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率HP和轉(zhuǎn)速RPM有關(guān)。而HP和RPM則隨車輛特性、道路特性和運(yùn)行速度而變化集成-相關(guān)法（肯尼亞模型）□TRRL在具有不同特性的試驗(yàn)路段上量測(cè)了各種車輛在不同行駛速度時(shí)的油耗量，采用多元線性回歸得到了燃油消耗量FL的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式Fu、Fd相應(yīng)為上坡和下坡的燃油消耗量（l/1000km）第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)燃油消耗集成-力學(xué)法（世界銀行）第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)輪胎消耗集成-相關(guān)法（肯尼亞）□小客車和輕便車輕和中貨車及公共汽車集成-力學(xué)法（世界銀行，巴西）第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)保修材料消耗車輛保修材料的消耗量，同路面平整度和車輛的使用年數(shù)（車齡）有關(guān)。其關(guān)系難以采用理論模型加以描述，只能通過對(duì)用戶的調(diào)查，采用回歸分析建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式肯尼亞關(guān)系式世界銀行（巴西）關(guān)系式第頁共38頁四、車輛營運(yùn)費(fèi)營運(yùn)費(fèi)計(jì)算過程1.確定車輛組成按交通量觀測(cè)站的現(xiàn)有交通量資料和分析期內(nèi)的交通預(yù)測(cè)資料，設(shè)定車輛類型和組成以及交通量年平均增長率，計(jì)算分析期內(nèi)各類車輛的逐年交通量2.平均運(yùn)行速度按每一類車輛代表車型的特性參數(shù)和道路的特性參數(shù)，計(jì)算確定各類車輛在不同道路特性條件下（縱坡、平曲線曲率和平整度）的平均運(yùn)行速度3.資源消耗量計(jì)算每一類車輛每車-公里的各項(xiàng)資源消耗量4.確定各項(xiàng)資源單價(jià)5.計(jì)算車輛營運(yùn)費(fèi)將各項(xiàng)資源消耗量乘以單價(jià)，得到每類車輛每車-公里的營運(yùn)費(fèi)。上述費(fèi)用乘以路段長度和年交通量，得到各類車輛的路段年?duì)I運(yùn)費(fèi)總和各年和各類車輛的營運(yùn)費(fèi)，得到總的車輛營運(yùn)費(fèi)第頁共38頁第二節(jié)經(jīng)濟(jì)分析方法經(jīng)濟(jì)分析方法現(xiàn)值法年費(fèi)用法收益率法效益-費(fèi)用比法費(fèi)用-效果法前三種方法屬于貼現(xiàn)現(xiàn)金流量分析法，是較常采用的方法分析期□進(jìn)行方案比較的時(shí)間段第頁共38頁第二節(jié)經(jīng)濟(jì)分析方法一、貼現(xiàn)率

資金的機(jī)會(huì)成本，也即預(yù)計(jì)的市場(chǎng)平均收益率—政府如果不把錢投入公路部門而投入其它部門時(shí)所能得到的收益反映了錢的時(shí)間價(jià)值通常表示為年利率不同于市場(chǎng)利率（不計(jì)通貨膨脹）貼現(xiàn)率大小，對(duì)于經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果有著重大的影響貼現(xiàn)率高，初期投資低的項(xiàng)目方案往往具有較高的經(jīng)濟(jì)效益貼現(xiàn)率低，初期投資大的項(xiàng)目方案就會(huì)顯得優(yōu)越第頁共38頁二、現(xiàn)值法現(xiàn)值法：

把分析期內(nèi)不同時(shí)間支出的費(fèi)用，按某一預(yù)定的貼現(xiàn)率轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在的費(fèi)用（現(xiàn)值）第頁共38頁二、現(xiàn)值法現(xiàn)值法分析過程第頁共38頁二、現(xiàn)值法凈現(xiàn)值法在其它條件相同時(shí)，選用凈現(xiàn)值最大的方案作為經(jīng)濟(jì)方案如果凈現(xiàn)值為負(fù)值，則這一項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上不應(yīng)被接受特點(diǎn)：把費(fèi)用和效益聯(lián)系在一起，并用單一的現(xiàn)值表示，能給出總收益的回答。計(jì)算簡(jiǎn)單、直捷。給出的是一個(gè)收益總量，往往使投資大的項(xiàng)目易被采納；同時(shí)，由于它并未反映出究竟用多大的費(fèi)用取得這些收益，它不象收益率或效益-費(fèi)用比那樣易為人理解第頁共38頁三、等額年費(fèi)用法等額年費(fèi)用法

把分析期內(nèi)不同時(shí)間支出的各項(xiàng)費(fèi)用，轉(zhuǎn)換成每年等額支出的費(fèi)用養(yǎng)護(hù)費(fèi)和用戶費(fèi)若為每年等額支出，則不必轉(zhuǎn)換

其它費(fèi)用可利用等額支付資金恢復(fù)系數(shù)Crf，按貼現(xiàn)率和分析期進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但轉(zhuǎn)換前需首先折算成現(xiàn)值

在其它條件相同的情況下，選擇年費(fèi)用最小的方案作為經(jīng)濟(jì)方案第頁共38頁四、收益率法收益率法（內(nèi)部收益率法）

確定使效益現(xiàn)值同費(fèi)用現(xiàn)值相等，也即凈現(xiàn)值等于零時(shí)的貼現(xiàn)率（收益率）。它反映了整個(gè)壽命周期內(nèi)項(xiàng)目對(duì)未恢復(fù)資金（投資）的收益能力

當(dāng)收益率等于或大于某個(gè)預(yù)定的最低期望收益率時(shí)，則該項(xiàng)目（或方案）在經(jīng)濟(jì)上是可取的；否則，需摒棄之使凈現(xiàn)值為零時(shí)的貼現(xiàn)率，需通過多次試算才能確定□