结构组合对沥青路面行驶质量的影响 - 免费论文，论文大全,个人简历,英语学习,教案在线,实用文档,演讲发言

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摘要：路面在使用过程中，承受着行车荷载和环境因素的双重作用，行驶质量会不断降低，不同路面结构组合的行驶质量衰变速率存在着差异。本文在已提出的路面使用性能标准衰变方程基础上，以面层厚度、基层类型、初始弯沉和交通量作为影响变量，根据北京地区的路况数据，利用分析标定法，标定出路面行驶质量衰变方程。在此基础上，比较不同路面结构的哀变方程，定量分析了结构组合对行驶质量的影响，并进一步给出了累计轴载作用次数(ESAL)、结构强度(L)和行驶质量指数(ROI)的关系曲线图。

　　路面使用性能有功能性能和结构性能之分，而功能性能又包含行驶质量和安全性两方面的内容。本文主要研究路面行驶质量及其发展变化规律。
　　路面使用性能的预测是路面设计、路面管理、路面养护以及行车费用评估等工作的前提和基础。与路面设计方法相比，国内外对于路面使用性能的研究显得相对薄弱，对行驶质量的研究更是少之又少。目前，随着路面管理系统的推广与普及，许多国家和地区依据各自的需要和不同的客观条件，建立了不同形式的预测模型。这些模型可以比较准确地预测整个路网中路面性能变化规律，但就特定路段而言，不能分析路面结构组合对路面使用性能的影响。
　　在路面使用性能衰变方程［1］的基础上，本文以面层厚度、基层类型、交通量和路表初始弯沉等作为影响变量，借助北京地区的路况数据，利用分析标定(Analyzing Calibrating)法，建立了行驶质量衰变方程。具体过程如下：
　　(1)影响变量的确定；
　　(2)模型形式的选取；
　　(3)模型参数的标定；
　　(4)结构因素的影响。

2.1　研究的目标和范围
　　本文研究的主要目的在于探讨随着使用年限的增长、荷载和自然因素的重复作用，路面行驶质量的变化规律，模型主要用于行驶质量趋势的定量预测。在此基础上，定量分析路面结构对行驶质量的不同影响。
　　在研究过程中，本文采用了以空间代时间法，即简单认为不同时期修建的，相同结构的路面具有相同的行驶质量衰变过程。
2.2　模型指标的选取
　　衡量路面功能性能的指标主要有两个：国际平整度指数(IRI)和路面行驶质量指数(RQI)。LRI是利用平整度仪测量到的路面物理指标(平整度)，而RQI是人们对路面功能状况的主观评分。人们对RQI研究相对较多，对其发展规律也较为了解。因此，为了便于与以往的研究成果相衔接，本文选用RQI作为衡量路面功能性能状况的指标。
　　路面平整度是影响行驶质量的最主要的因素，在计算RQI时，本文仅仅考虑了国际平整度指数(IRI)。北京地区的数据库仅仅提供了IRI的数值，参照以前研究成果，并与目前流行的评价方法统一，文中采用以下方程将客观量测的IRI值转化为RQI值。

2.3　影响因素分析
2.3.1　面层厚度
　　面层直接同车轮和大气相接触，它承受行车荷载(竖直力、水平力和冲击力)的直接作用，同时还受到降雨的侵蚀和气温变化的不利影响，对路面的使用品质有较大影响，分析表明：面层厚度对路面行驶质量有较大影响，而不同面层类型间的差别并不显著。因此，本文仅考虑面层厚度的影响。为了分析面层的影响，根据面层厚度将其分为：0、3.3、5.5、8.8、12及＞12(cm)五类。
2.3.2　基层类型
　　基层主要承受由面层传递下来的车辆竖向荷载，并把它扩散到垫层或土基中，具有足够强度和刚度的基层是高水平行驶质量的必要保证。简单地说基层有两大类：半刚性基层和碎砾石基层。两种类型基层的作用机理存在着本质上的差异，而同一类基层不同材料间性能相似。因此，根据路面的基层类型将路面分为半刚性和碎砾石两类。
2.3.3　结构强度
　　一定的结构强度是路面具有良好行驶质量的必要保证，结构强度足够的路面可以有效地抵抗多种因素的不良影响，进而延缓行驶质量的衰变进程；结构强度不足时，路面结构的抵抗能力降低，荷载和温度等因素综合作用产生的应力对路面使用性能影响加剧，RQI衰变速率加快。
　　通常，以路面的初始弯沉来衡量结构强度的大小，根据路面初始弯沉值的大小，将路面强度划分为：0～30，30～45，45～60，60～90，＞90(0.01mm，标-60)五类。
2.3.4　交通荷载
　　交通荷载是影响路面使用性能的外在决定因素，在交通荷载的重复作用下，路面的总体结构性能减弱。路面上行驶的车辆车型繁多，各车到达时间不一，为方便起见，仅考虑交通量大小的影响，对作用时间上的差异造成的不同影响不作考虑。
　　北京地区的数据库中将货车、客车、人力畜车、拖拉机等车型分别登录，给出了整条道路年平均日标准轴次(60KN)。考虑轮迹横向分布系数等因素的影响，利用表1 中参数将交通量转化为各条车道上的分布交通量。
　　根据设计车道交通量差异可以将交通划分为四个等级：特轻(≤500)、轻(500～1000)中等(1000～2000)和重(≥2000)(以标准轴载作用次数计，次/日/车道)。

路面宽度(m)	交通量(次/日/车道)
≤6	0.40*ESAL
6～7	0.30*ESAL
7～9	0.25*ESAL
9～12	0.225*ESAL
12～18	0.275*ESAL/2
≥18	0.225*ESAL/2

　　吸收国内外先进的建模经验，分析我国路面行驶质量发展变化的实际模式，在选用了标准化方程的基础上，确定路面行驶质量的预测方程如下：

　　参数A，B分别反映了路面的寿命和路面变化的过程(性能曲线的形状)，根据所选取指标对行驶质量发展的不同影响，将参数A，B规定为：

　　式中：RQI—— 现时路面行驶质量指数(Riding Quality Index)；
　　　　　RQI0——新建或新近一次改建后的初始行驶质量指数；
　　　　　Y——新建路面或路面新近一次改建距今的使用年数；
　　　　ESAL——日当量轴载作用次数(次/日/车道)；
　　　　　MC——面层厚度(cm)；
　　　　　L——初始弯沉。
　　A，B，a1，a2，a3，a4，b1，b2，b3，b4为回归常数。
　　RQI评分采取5分制，即最大值为5，最小值为0。一般情况下，方程中的RQI0为5，有时略小于5，表明在使用初期路面行驶质量状况；A，B是两个回归参数，具有明确的物理含义。

综合各个影响因素的交叉组合，共得到200类路面状态组合。同时，考虑到半刚性基层与碎砾石基层作用机理的差异，将数据分为两大类，每一类均含有100组有效分析数据。在分析过程中，为保证统计分析结果的代表性，对数据量小于5或数据离散性较大的组合均不予考虑。利用TSP统计分析软件，经过多次合理回归，最终得到参数A、B的各个影响系数见表2。

半刚性基层								碎砾石箕层
A				B				A				B
a1	a2	a3	a4	b1	b2	b3	b4	a1	a2	a3	a4	b1	b2	b3	b4
30. 06 6	0.2 39	- 0.2 38	- 0.1 19	0.5 04	0.1 50	- 0.16 4	-0.0 50	22. 38 0	0.2 16	- 0.2 11	-0.0 87	0.3 46	0.2 30	-0.1 34	- 0.0 37

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提供人：佚名
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