（道路与铁道工程专业论文）连续配筋混凝土路面长期性能信息管理系统及评价指标的探讨.pdf

摘要 连续配筋混凝土路面( c r c p ) 在纵向配置连续钢筋，施工时不设置横向接缝， 它具有强度高、整体性好、耐久性强、行车舒适平顺、养护工作量少、维修费用 低等特点，适用于高等级和重交通的道路，美国和西欧等发达国家将其广泛地应 用于干线公路和机场道路上。我国c r c p 应用试验及相关的研究相对较晚，对其常 见病害类型的分类与分级、长期性能( l t p p ) 信息管理系统( i m s ) 的建立及l t p p 评价指标的研究等，还处于刚刚起步的阶段。 本文首先根据病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响，将c r c p 常见 病害分为了三大类型十六小类。部分病害类型还根据其严重程度作了进一步的细 分为轻微、中等、严重三种程度。然后，根据病害分类，研究开发了c r c pl t p pi m s 。 其i m s 数据库包括气候、结构材料、病害、交通量等数据。使用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为i m s 数据库的服务端，并针对不同类型的数据建立了不同的表格；使用v b6 0 编制客户端应用程序，利用了a d o 及d a t a g r i d 控件通过数据源的方式来连接数据 库服务器，根据病害、材料与结构、交通量、气候建立了各自的类模块并封装了 相应的操作，成功实现了数据的添加、修改、查找、删除功能，能方便的将所需 数据导出到e x c e l 并进行处理以及打印。其具有强大的数据管理功能和良好的稳 定性。最后，对c r c pl t p p 评价指标进行了探讨。将冲断、裂缝间距及i r i 列入 了评价指标的考虑范围，提出采用路面破损状况评价指标及路面不平整性评价指 标来进行路面性能的评价。路面破损状况评价指标采用路面状况指数p c i 和路面 破损指数p d i 两个指标来进行评价，路面不平整性评价指标同样参照我国现行的 水泥路面性能评价指标中的r q i 进行确定。 关键词：连续配筋混凝土路面( c r c p ) ：病害分类；长期性能( l t p p ) 信息管理系统( i m s ) ；评价指标；冲断；i r i a b s t r a c t c o n t i n u o u s l yr e i n f o r c e dc o n c r e t ep a v e m e n t ( c r c p ) i sak i n d o fc o n c r e t e p a v e m e n ti nw h i c ht h el o n g i t u d i n a lr e i n f o r c i n gs t e e li sc o n t i n u o u s l yt h r o u g h o u ti t s l e n g t ha n dh a sn oi n t e r m e d i a t et r a n s v e r s ee x p a n s i o no rc o n t r a c t i o nj o i n t s c r c pi s s u i t a b l ef o rh e a v yl o a dt r a f f i ca n dh i g h g r a d eh i g h w a yf o ri th a sl o t so fa d v a n t a g e s ， s u c ha sh i g h e rs t r e n g t ho fw h o l ep a v e m e n t ，l o n g e rs e r v i c el i f e ，b e t t e rr i d i n gq u a l i t y , l e s sm a i n t e n a n c ew o r k ，l o w e rm a i n t e n a n c ec o s t s ，a n ds oo n i th a sb e e nw i d e l yu s e d f o ra r t e r i a lo fh i g h w a ya n da i r p o r tp a v e m e n ti ns o m ea d v a n c e dc o u n t r i e s ，s u c ha st h e u n i t e ds t a t e sa n de u r o p e a nc o u n t r i e s t h ea p p l i c a t i o na n dc o r r e l a t i v es t u d ya b o u t c r c pi sr e l a t i v e l yl a t ei no u rc o u n t r y a sar e s u l t ，t h ed i v i s i o no fm o s tc o m m o n d i s t r e s s ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h el o n gt e r mp a v e m e n tp e r f o r m a n c e ( l t p p ) i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ( i m s ) a n dt h es t u d yo fc r c p p e r f o r m a n c em e a s u r e s a r es t a r t i n ga n da c c e l e r a t i o n f i r s t l y , t h i st h e s i s d i v i d e dt h em o s tc o m m o nd i s t r e s si n t o3c a t e g o r i e s ，a n d s u b d i v i d e di n t o1 6c a t e g o r i e s ，a c c o r d i n gt ot h eo r i g i n ，f o r m ，a n dt h ee f f e c to ft h e p a v e m e n tp e r f o r m a n c e a n ds o m eo ft h e mw e r ec l a s s i f i e di n t o3t y p e s ，s u c ha sl i g h t ， m o d e r a t ea n dh e a v y ，i nr e s p o n s et ot h es e v e r i t y s e c o n d l y , u s i n gt h ed i v i s i o na b o v e ， d e v e l o p e dt h ec r c pi t p pi m s t h ei m sd a t a b a s ec o n t a i n ss o m ek i n d so fd a t a s u c h a sc l i m a t ed a t a ，m a t e r i a la n dc o n s t r u c t i o nd a t a ，d i s t r e s sd a t a ，t r a f f i cd a t aa n ds oo n u s i n gs q ls e r v e r2 0 0 0a st h es e r v e ro ft h ed a t a b a s e ，a n dc r e a t e dk i n d so ft a b l e sf o r d i f f e r e n td a t a p r o g r a m m i n gt h ec l i e n ta p p l i c a t i o nu s i n gv b6 0 ，c o n n e c t i n gt h e d a t a b a s eb yt h ew a yo fd a t as o u r c e su s i n gt h ec o n t r o l l e ro fa d oa n dd a t a g r i d c r e a t e ds o m ec l a s s e sm o d u l e sf o rt h ed i f f e r e n td a t aw h i c hc o n t a i n st h ec o r r e s p o n d i n g o p e r a t i o n s ，a n de v e n t u a l l ys a t i s f i e dt h er e q u i r e m e n t so ff u n c t i o no fi n s e r t i n g ，u p d a t i n g ， s e a r c h i n g ，d e l e t i n ga n do u t p u tt h en e e d e dd a t ai n t oe x c e lf o ra n a l y z i n ga n dp r i n t i n g t h ed a t a b a s ei sp o w e r f u la n ds t a b l e f i n a l l y , d i s c u s s e dt h ep e r f o r m a n c em e a s u r e so f c r c p t o k e ns o m ef a c t o r s ，s u c ha sp u n c h o u t s ，c r a c k i n gs p a c ea n di r i ，i n t ot h e m e a s u r e sc o n s i d e r a t i o n ，s u g g e s t e dt h a ts e tt h ep a v e m e n td i s t r e s sm e a s u r e sa n dt h e u n s m o o t hm e a s u r e st om e a s u r et h ep e r f o r m a n c eo fc r c p t h ep a v e m e n td i s t r e s s m e a s u r e si n c l u d i n gp c ia n dp d i ，w h i l et h eu n s m o o t hm e a s u r e si n c l u d i n gr q ia s c u r r e n t l yu s i n gi no u rc o u n t r y i i k e yw o r d s ：c o n t i n u o u s l yr e i n f o r c e dc o n c r e t ep a v e m e n t ( c r c p ) ； d i s t r e s sd i v i s i o n ； l o n gt e r mp a v e m e n tp e r f o r m a n c e ( l t p p ) ； i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ( i m s ) ； p e r f o r m a n c em e a s u r e s ； p u n c h o u t ； i r i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：渤占 眺n 厶年卜月汗日 学位论文版权使用授权书 1 ： 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： b 期：堪年上月才日 日期：年月日 1 1 问题的提出 第一章绪论 自1 9 8 8 年1 0 月底我国第一条高速公路一上海沪嘉高速公路建成通车以来， 我国高速公路的发展虽然仅有1 8 年的历史，但发展非常迅速，目前已稳居世界第 二位。随着新千年的西部大开发，我国高速公路建设更是日新月异。高速公路在 我国干线公路网中所占比重也越来越大，承担着繁重的交通运输任务，所以要求 其路基路面结构必须具有良好的稳定性、耐久性和较高的服务水平。然而，从我 国目前已通车运营的高速公路来看，情况并非如此，许多高速公路的路面出现了 不同程度的早期破坏，如沥青路面的开裂、沉陷、车辙、泛油、水破坏、抗滑能 力不足，水泥路面的断裂、错台、局部脱空、接缝损坏、冲断，横向裂缝等。这 些问题一再出现，原因是多方面的，但总体上反映出我国高速公路的设计、施工 和养护技术仍缺乏系统的理论和实践支持，特别是对长期的交通荷载和环境等因 素作用下路面性能变化规律缺乏足够深刻的认识。因此，开展路面长期性能的研 究，对于提高路面的服务能力和使用寿命是十分必要的。 我国高速公路主要采用沥青混凝土和水泥混凝土两种路面结构形式。沥青混 凝土路面，具有平整度好，行车舒适，噪声小，易于维修，对路基的适应性强， 面层可以分层铺筑等特点。但是，沥青混凝土路面受温度影响较大，易出现沉陷、 车辙、低温缩裂和高温拥包、泛油等现象。且易受水损害而导致沥青路面产生剥 落、坑槽及局部的结构性破坏，加之，沥青材料老化而导致其稠度和脆性增加， 使沥青路面过早出现龟裂、松散和坑槽破坏。从而导致沥青混凝土路面养护费用 高，使用年限短。近年来由于能源紧张和随之而来的石油产品( 包括沥青) 价格 上涨，导致沥青混凝土路面成本增加，影响了我国公路建设事业的发展。 为了缓解沥青供应的紧张充分利用我国丰富的水泥资源，提高路面的使用性 能，自1 9 8 9 年以来，水泥混凝土路面逐渐成为了我国高等级公路的一种重要的路 面结构形式。水泥混凝土路面具有刚度大、扩散荷载能力强、强度高、稳定性好、 耐疲劳等特点。其抗冻性和耐磨性优良，而且流经和渗透过水泥混凝土路面的水 对周围土壤和地下水无污染，是环保型路面类型，对油类、盐碱、酸类或其它易 腐蚀沥青的化学和生物介质相对不敏感，在任何温度条件下，均不会出现车辙、 拥包等现象。车辆在水泥混凝土路面上行驶比在沥青混凝土路面上行驶油耗相对 较低。水泥混凝土材料刚度大，脆性也大，特别是在路基和路面基层产生不均匀 变形和不均匀沉降时，很容易产生断裂破坏。在温度和湿度发生变化时，混凝土 路面的体积会发生膨胀或收缩变形，为了避免混凝土路面板产生不规则的裂缝， 尤其是混凝土固化时的干缩裂缝，普通混凝土路面在施工时不得不设置很多的接 缝( 胀缝、缩缝和施工缝) 。正是在这些接缝处，雨水很容易渗透到路面基层而产 生唧泥、错台等病害，影响行车的平稳性和舒适性。由于接缝处存在一定间隙， 汽车在行驶过程中会对接缝处产生冲击作用，使得附加的动力荷载加大，容易造 成接缝损害加剧。从而影响了水泥混凝土路面的使用品质。 连续配筋混凝土路面( c o n t i n u o u s l yr e i n f o r c e dc o n c r e t ep a v e m e n t ，简称 为c r c p ) ，是在水泥混凝土面层纵向配置一定数量的连续钢筋，施工时不设置横向 接缝，仅在与其它路面交接处或临近结构物处设置胀缝以及视施工需要设置施工 缝，避免了各种横向接缝的损坏，使路面具有平整的表面，改善并提高了混凝土 路面的使用品质和行车性能，增强了路面的整体强度和刚度。现在在美国及世界 上其他一些国家已经开始广泛采用”1 。 目前连续配筋混凝土路面在我国使用极少，而连续配筋混凝土路面大面积用 于高速公路京珠高速耒宜路段尚属首次，所以，我国缺乏对连续配筋混凝土路面 使用性能的深入了解。因此，开展连续配筋混凝土路面长期性能的研究，建立c r c p 长期性能( l t p p ) 信息管理系统( i m s ) ，并探讨c r c p 性能评价指标与体系，对提 高我省乃至我国连续配筋混凝土路面的服务能力与推广应用，将具有重要的理论 和实际意义。 1 2 国内外研究概况及现状 1 2 1 国内外c r o p 研究概况及现状 c r c p 以其良好的使用性能在许多发达国家得以应用。如美国、比利时、日本、 法国、英国等都相继采用这种路面结构形式。其中，美国和比利时是使用c r c p 最 成功的国家。 c r c p 的应用最早起源于美国，早在1 9 2 1 年，美国就在华盛顿特区修建了第一 条c r c p 试验路。随后德克萨斯州、宾夕法尼亚州、马里兰州等地开展了大规模的 工程试验，得到了比较满意的结果。1 9 3 8 年在印第安纳州修建了不同配筋率的c r c p 试验路，配筋率为0 0 7 1 8 2 ，并就连续钢筋采用螺纹钢筋与光圆钢筋进行 了对比研究。美国在建设州际公路与国防公路系统时，大量铺筑了连续配筋混凝 土路面，据统计，目前总里程已超过3 2 0 0 0 公里，经过2 0 多年的使用实践，绝大 部分路面完好无损。 除美国之外，比利时、英国、法国、德国、荷兰、日本、瑞典、瑞士、澳大 利亚等发达国家也先后对连续配筋混凝土路面进行了试验和研究，铺筑了大量的 c r c p 。其中，比利时在2 0 世纪5 0 年代开始修建了c r c p 试验路，随后做了进一步 的试验。1 9 7 0 年开始，c r c p 被广泛应用于汽车专用公路和其它重交通道路上。截 止1 9 7 5 年底已铺筑c r c p 达2 0 0 公里。1 9 8 1 年以后，比利时所有高速公路都采用 c r c p 的路面结构形式。目前大约铺筑了5 0 0 公里的c r c p 。英国在1 9 7 5 年到1 9 8 3 年修建了4 段c r c p ，总长2 7 公里。1 9 7 9 年和1 9 8 1 年在营运中的两段道路上进行 了c r c p 试验。1 9 8 9 年，英国在一段3 车道4 8 公里长的高速公路上修筑了c r c p ， 到现在几乎所有的c r c p 都修建在预期存在不均匀沉降的路段。法国于1 9 8 3 年引 入c r c p ，现广泛应用予高速公路和其它重交通道路的新建和补强工程中，目前已 修筑了约5 5 0 公里。在亚洲，除日本大量铺筑c r c p 以外，泰国于1 9 8 8 年在南北 高速公路上铺筑了1 5 0 公里长的c r c p 。 我国c r c p 应用试验及相关的研究相对较晚。1 9 8 9 年江苏省在盐城区一级公路 上修筑了长5 0 0 m ，宽7 m ，厚2 0 c m 的c r c p 试验路。1 9 9 1 年长春市公路规划设计院 在长春市郊区胡家店段修建了两段试验路，一段长4 0 5 m ，为重型交通车道：另一 段长2 3 4 m ，为轻型交通车道。随后，苏南路网亦在镇江段修建了宽6 m ，长l k m 的 c r c p 试验路，1 9 9 6 年，西安公路交通大学与铜川公路局在铜川i 境内的2 1 0 国道上 修建了一段宽9 m ，厚2 2 c m ，总长2 2 8 m 的两幅c r c p 试验路工程。1 9 9 7 年在河南许 昌境内1 0 7 国道上修筑了1 0 公里的实体工程。严格的说，c r c p 每段长度要求在1 公里以上，因此，以上工程只有两个达到要求。 2 0 0 1 年长沙理工大学( 原长沙交通学院) 与湖南省高速公路公司在京珠高速 公路耒阳至宜章段修建了宽2 x1 1 2 5 m ，厚2 8 c m ，总长4 0 1 k m 的c r c p ，实现了我 国高速公路上c r c p 的“零的突破”。总体来说，c r c p 在我国的应用，尤其是在高 速公路上的应用，才刚刚起步。“。 1 2 2 国内外l t p p 研究概况及现状 欧美等发达国家的高速公路已经历了五六十年的发展历史，目前已形成了较 为完善的高速公路网络。如美国国土面积与我国接近，至2 0 世纪7 0 年代末己建 成8 5 万公里的州际干线高速公路网，1 9 9 9 年底高速公路里程为8 8 6 万公里。然 而，在使用过程中，发现不少路面尚未达到设计使用年限就出现了结构性破坏或 服务水平严重不足的现象，必须进行改造或重建。在这些国家，每年为维护和改 造现有公路网需要投入大量的资金。道路界人士开始认识到，进行路面设计、施 工、养护、维修等工作，应该充分考虑路面的长期性能才是有效而经济的。自2 0 世纪8 0 年代末开始由美国发起，许多国家逐渐开始全面系统地总结道路修筑和使 用经验，开展l t p p 的研究。 1 9 8 2 年，为提高州际高速公路网的服务水平，通过科技手段增强公路运输系 统的有效性，美国联邦公路局( f h w a ) 委托美国国家研究院( n r c ) 的运输研究委 员会开展了一项“战略运输研究调查”。根据调查结果，1 9 8 7 年f h w a 和n r c 正式 启动国家战略公路研究计划( s h r p ) ，而l t p p 是s h r p 的四个研究领域之一，作为 一项持续2 0 年的公路研究项目在s h r p 工作结束后由f h w a 负责继续进行。l t p p 项目建立了2 2 0 0 多个试验观测路段，研究了包括连续配筋混凝土路面在内的8 种 主要型式的路面结构，其目标是对影响l t p p 的各种因素进行调查研究，为提高路 面使用寿命提供技术支持。l t p p 研究计划预计将持续至2 0 0 8 年左右，目前该计划 已得到了广泛的国际参与，有2 0 多个国家正式加入了l t p p 的国际协作，还有许 多国家准备参加或开展类似的研究工作“3 。 我国c r c p 应用试验及相关的研究相对较晚，开展l t p p 的研究尚处于起步阶 段。1 9 9 7 年长安大学( 原西安公路交通大学) 与河南省交通厅合作开始开展l t p p 的研究。 2 0 0 1 年长沙理工大学与湖南省高速公路公司在京珠高速公路未阳至宜章段修 建了宽2 1 1 2 5 m ，厚2 8 c m ，总长4 0 1 k m 的c r c p ，并对京珠高速耒宜路段c r c p 开展了l t p p 的研究”“。 1 2 3 国内外p m s 和l m s 研究概况及现状 路面管理系统( p m s ) 始于7 0 年代初期的北美，当时发达国家的公路管理部 门在经历了大规模的公路建设后，面临着大量的、同时到来的路面养护工作，注 意力也从扩展公路网和新建公路转向通过养护改建维护和改善现有公路网，养护 和改建工作得到了重视。7 0 年代后期起，一些发达国家的许多州或省相继建立和 实施网级路面管理系统，较有代表的有：美国加利福尼亚州路面管理系统是在1 9 7 8 年建成并实施的一个网级系统，该系统功能较简单，它实质上是一个公路数据库。 亚利桑那州路面管理系统n o s ( n e t w o r ko p t i m i z a t l o ns y s t e m ) ”1 是在j o h n z a n i e w s k i 领导下建立，供财政规划用的网级优化系统，这个系统最大特点就是首 次成功地将马尔可夫决策过程引入网级路面管理系统，它所考虑的足整个路网， 而不是个别路段或项目方案。依据路面使用性能变量，把路网内的路面划分为不 同的路况状态，不同时期路网内处于各种状态路面的比例，定义为路网的使用性 能，管理系统的主要目标是确定以最低的费用保持要求使用性能标准的全路网养 护和改建政策。美国陆军工兵团的p a v e r 系统，该系统包括三个重要部分：路况 分析、路况预测、养护维修计划等，主要特点是最先提出用扣分法计算路况指数 p c i ( p a v e m e n tc o n d i t i o ni n d e x ) ，该方法由于思路严密、清楚被广泛应用，最 近p a v e r 系统又进行了更新、完善”。密里根州用r o a d s o f t 路面管理系统管理全 州的1 0 9 5 2 9 英里道路。该系统的最大特点就是提出了路面的衰减曲线( 对数方程) ， 并利用该方程和马尔可夫模型相结合，预测路面的使用性能从而实现了养护费用 的动态规划。1 。网级路面管理系统由于受到路面结构、路龄、维修历史、交通量、 损坏类型和严重程度以及资金等众多因素的影响，因而养护决策部分非常复杂， 4 为此提出了众多方法，比如线性规划、非线性规划、整体规划和动态规划等方法。 这些方法可以考虑上述因素的影响，但仅仅停留在理论的探讨上。加拿大阿尔伯 达省的路面信息和需求系统( p i n s ) 以及英国运输和道路工程研究所t r r l ( t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c h r o a dl a b o r a r y ) 的公路养护评价系统( c h a r t ) 。”1 等。 目前美国最为常用的i m s 是d a t a p a v e 软件，其是由e r e s 咨询公司组织使用 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 语言开发的，得到了f h w a 和l t p p 数据库执行组的资助。 现在已经作为l t p p 项目的路面性能在线数据库软件”“。d a t a p a v e 软件作为 一种工具从巨大的l t p p 数据库中检索信息。该软件通过各种各样的过滤方式和指 标，使用户可以根据l t p p 路段号就可查看所需的信息，而不仅仅只是对所有路段 信息进行排序。d a t a p a v e 方便快捷、容易使用，提供的信息格式便于阅读和理解。 使用d a t a p a v e 工作的同时，用户仍可以继续使用其他软件，如电子表格及文字处 理软件，实际上几乎任何w i n d o w s 兼容软件都可以和d a t a p a v e 一块使用。d a t a p a v e 软件的首要目标是以用户友好界面的形式提供大量的l t p p 数据，并对l t p p 信息 进行管理、提取和组织；进一步目标是提供中高级管理，使其他用户快捷地使用 现存数据，发挥l t p p 数据库的价值和作用。从这两个目标出发，d a t a p a v e 包括一 系列模块，使用户很容易查看逐年的路面使用性能数据，并能够按用户喜爱的格 式浏览、检索和贮存l t p p 信息。d a t a p a v e 软件包括以下5 个模块：路段选择模块、 地图模块、路段说明模块、图表曲线模块、l t p p 数据库管理和提取模块。d a t a p a v e 软件不但可用来提取数据，分析不同的养护和改建方案对路面使用性能各项监测 数据的影响；还可以从不同的表中调出所需的数据，建立各种预测模型。 w s p m sv i e w 是美国华盛顿州所采用的网络路面管理系统1 。利用它可以对路 面信息数据进行查找，并可以采用特定的格式显示所需的内容。其中各种路面管 理系统所包含的数据均可已为用户所查询，并且其包含了一整套华盛顿州路面网 络的数字图像系统。凡是授权认可的用户均可以在互联网上对其数据库中数据进 行浏览。总之，这套系统对于华盛顿州的路面设计、建造、改建以及性能预测均 有很好的借鉴意义。 国内对路面管理系统的研究开始于上世纪八十年代，最早的路而管理系统是 交通部公路研究所与英国合作在辽宁营口移植的地区级路面管理系统，“七五”期 间是我国路面管理系统研究的高潮，开发了一系列省市级或地区级路面管理系统， 潘玉利“”提出了我国普通公路网级路面系统的基本构架和一些模型。 目前正在全国范围内推广由交通部公路科学研究所开发的c p m s ，它也是一个 网级的路面管理系统，该系统中路面使用性能评价、预测、养护决策模型都是基 于回归技术o ，。 1 2 4 国内外路面性能评价指标及模型研究概况及现状 路面状况评价指标可以分为单项指标和综合指标“。单项指标主要反映路面 状况的某一个方面的性能，如路面的不平整度、破损、结构性能、安全性能等； 综合指标是指用一个指标来反映路面状况的整体性能。目前，国际上路面状况评 价常用的单项指标主要包括以下几种：路面破损的评价指标主要有路面破损指数 p d i ( p a v e m e n td i s t r e s si n d e x ) 、路面状况指数p c i ( p a v e m e n tc o n d i t i o ni n d e x ) 等；路面结构强度评价指标主要有结构充分度指数s a i ( s t r u c t u r a la d e q u a c y i n d e x ) ；路面不平整性评价指标主要有当前服务性能指数p s i ( p r e s e n t s e r v i c e a b i l i t yi n d e x ) ，行驶舒适性指数r c i ( r i d i n gc o m f o r ti n d e x ) ，国际不 平整度指数i r i ( i n t e r n a t i o n a lr o u g h n e s si n d e x ) 等；路面抗滑能力评价指标 主要有抗滑指数s r i ( s k i dr e s i s t a n c ei n d e x ) 。综合指标主要有路面质量指数 p q i ( p a v e m e n tq u a l i t yi n d e x ) ，它是综合反映路面破损、路面结构以及路面服 务性能的总体指标。 路面的不平整性和破损状况是路面状况评价的主要内容“”，常用的评价指标 分别为p s i 和p c i ，它们是早期路面状况评价的主要方法，并且在目前仍然有着广 泛的应用”1 。 p s i 是利用回归分析建立的路面状况评价指标，是世界上第一个也是目前应用 最为广泛的利用路面不平整度反映路面服务性能的指标“。a a s h t o 试验路后，日 本道路协会也于1 9 7 8 年，模仿a a s h t o 的p s i 方法，建立了日本的p s i 模型“。 加拿大交通协会直接将p s i 改为了舒适性指数r c i ，并建立了r c i 与道路平整度的 直接关系“。 我国的水泥路面性能评价模型主要采用p c i 和d b l 来评价路面破损状况，采 用r q i 来评价路面不平整性性能o “。其中，p c i 主要反映了路况调查得到的各种破 坏类型及其严重程度对路面性能的影响，d b l 主要反映了路况调查得到的断裂类破 坏的板块数量及其严重程度对路面性能的影响。但是并没有明确的提出一个整体 性评价指标。 1 3 论文的研究内容及技术路线 纵观目前国内外有关的研究，对于c r c p 及l t p p 进行了大量的研究，并开发 了多种i m s ，建立了大量的路面性能评价指标及体系，但是本文中c r c pl t p pi m s 的建立及对c r c p 路面性能评价指标的探讨还是有其必要性，主要原因有以下几个 方面： l 、根据a a s h t o 试验路及各国试验路采集到的数据建立的数据库、路面性能 评价指标及体系综合反映的是外国的道路建造、使用和养护状况。我国与国外的 6 地理环境、施工质量、设计方法等均有较大的差距，不能直接使用其i m s 及评价 模型。 2 、我国的c r c p 研究还处于起步阶段，其设计方法、路面使用性能评价指标 及体系还没有建立，因此有必要对其进行分析及研究。 3 、每条c r c p 试验路的情况都不相同，所需要采集的数据也不尽相同，不能 完全照搬其他的i m s ，而需要根据实际情况建立所需的i m s 。 4 、国内外还没有一个完整的c r c pl t p p 评价指标及体系，因此有必要通过对 现有的一些c r c p 试验路调查数据，结合国内外的一些已有的成果，对c r c pl t p p 评价指标及体系进行探讨。 综上所述，本文将结合京珠耒宣高速公路的部分信息及数据，对c r c pl t p p 进行一定的研究和分析，建立c r c pl t p pi m s ，对c r c pl t p p 评价指标与体系进行 探讨。主要包括以下几个方面： 第一章对国内外c r c p 、l t p p 、p m s 及i m s 的相关研究概况及现状进行分析总 结，提出目前所存在的问题以及要进行的研究。 第二章主要根据病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响，对c r c p 常 见的病害进行分类与分级。 第三章详细介绍建立c r c pl t p pi m s 数据库的基本思路及其框架，数据库编 制的硬件及软件环境，并使用大量的程序运行的图片来对整个数据库及其客户端 程序进行演示。 第四章将主要对c r c pl t p p 评价指标进行探讨。参照a a s h t o2 0 0 2 中的路面 性能预测指标以及我国现行的水泥路面性能评价指标，采用路面破损状况评价指 标及路面不平整性评价指标来进行路面性能的评价。 第五章对主要成果及结论进行总结，并对有待研究的问题进行展望。 第二章c r c p 常见病害类型与分级 2 1 c r c p 常见病害类型概况 c r c p 的各种病害类型关系到了路面的实际使用寿命及使用质量，因此将作为 路面管理系统的统计数据重要组成部分。并且，在路面使用性能的评价，路面性 能预测中也具有重要的意义。 根据病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响，将c r c p 病害主要分 为以下三大类型。“：裂缝、表面缺陷、其他病害。表2 1 概括了各种类型的病害 及其计量单位。部分病害类型还根据其严重程度作了进一步的细分为轻微、中等、 严重三种程度。 表2 1c r c p 病害类型 病害分类 病害分型计量单位 0 1 “d ”型裂缝 处2 裂缝0 2 纵向裂缝 0 3 横向裂缝处m 0 4 a 网裂处m 2 0 4 b 剥落处m 2 表面缺陷 0 5 集料磨光 0 6 坑洞 m、m 0 7 拱胀处 0 8 横向施工缝损坏 处 0 9 车道与路肩错台 1 0 车道与路肩分离 m m 其他病害1 1 修补修补损坏 处m 2 1 2 冲断处 1 3 纵向接缝剥落 1 4 水渗出及唧泥处m 1 5 纵向接缝封缝损坏 处m 各种不同的病害类型，及其不同的严重程度，对路面性能的影响相差较大， 并且其出现的机率也有较大差别。因此，有必要对各种病害类型的各种病害特征、 程度、测量方法作具体介绍。 2 2c r c p 常见病害类型特征及其严重程度分级依据 2 2 1 裂缝 包括以下三种类型：“d ”型裂缝、纵向裂缝、横向裂缝。 1 、“d ”型( 耐久性) 裂缝 1 ) 特征描述：空间上紧密簇拥，月牙状发线形裂缝模式。与接缝，裂缝和自 由边毗邻发生，首先发生在交叉处，裂缝和自由边，如图2 1 所示。 2 ) 严重程度： 轻微：“d ”型裂缝接触紧密，没有松散和失落块件，在受影响区域没有修补。 中等：“d ”型裂缝易于分辨，一些小块出现松散或发生位移，如图2 2 所示。 严重：“d ”型裂缝得到充分的发展，出现大量的松散或丢失的材料及移动的 部分，达到0 1 平米，可能已经进行了修补，如图2 3 所示。 图2 1“d ”型( 耐久性) 裂缝示意图 图2 2 横向裂缝处中等的“d ”型裂缝图2 3 纵向接缝处严重的“d ”型裂缝 2 、纵向裂缝 1 ) 特征描述：纵向裂缝主要平行于路面中心线，如图2 4 所示。 2 ) 严重程度： 轻微：裂缝宽度小于3 m m ，没有剥落，错台难以测量，或灌缝良好，不能确定 裂缝宽度，如图2 5 所示。 中等：裂缝宽度大于3 m m 且小于1 3 m m ，或剥落小于7 5 m m ，或错台达到1 3 m m 。 严重：裂缝宽度大于等于1 3 m m ，或者剥落大于等于7 5 m m ，或错台大于等于 1 3 m m ，如图2 6 所示。 3 ) 测量方法：以米为单位，记录不同病害程度的纵向裂缝长度；同样以米为 单位，记录不同病害程度的灌缝条件良好的长度。 图2 4 纵向裂缝示意图 图2 5 轻微的纵向裂缝图2 6 严重的纵向裂缝 3 、横向裂缝 1 ) 特征描述：裂缝主要垂直于路面的中线，在正常使用的连续配筋路面横向 裂缝的出现很正常，在中车道上所有横向裂缝与想象中的纵向线交叉，从路面的 边缘起产生的横缝应当按如下演示的以单个裂缝计算，如图2 7 、图2 8 所示。没 有穿过中车道的裂缝不计入总数内。 2 ) 严重程度： 轻微：裂缝没有剥落或剥落长度小于等于裂缝长度的1 0 ，如图2 9 所示。 中等：裂缝剥落长度大于1 0 且小于等于裂缝长度的5 0 ，如图2 1 0 所示。 严重：剥落长度大于裂缝长度的5 0 ，如图2 1 1 所示。 3 ) 测量方法：分别记录不同严重程度的横向裂缝条数，并以米为单位的测横 向裂缝长度。以统计单裂长度的总数量，并记录调查段的所有横向裂缝数量。 注意：没有穿过中车道的裂缝虽然不计数，但在图表中应当画出。 1 0 图2 7 横向裂缝示意图 图2 1 0 中等的横向裂缝图2 1 1 严重的横向裂缝 2 2 2 表面缺陷 包括以下类型：网裂和剥落、集料磨光、坑洞。 4 、网裂和剥落 4 a 、网裂 1 ) 特征描述：一系列只延伸进入板上表层的裂缝。大的裂缝通常只顺着路面 纵向，并与小裂缝和任意裂缝交织在一起，如图2 1 2 所示。 2 ) 测量方法：记录裂缝的数目和破损区域的面积。当一个整面发生网裂，记 录时认为是一处网裂。 4 b 、剥落 1 ) 特征描述：剥落是上部混凝土板表面的损坏，正常从3 m m 到1 3 m m 不等， 在路面上的任何部位都可能出现，如图2 1 3 所示。 2 ) 测量方法：记录病害出现的次数及破损区域的面积。 图2 1 2 碱集料反应而产生的网裂图2 1 3 剥落 5 、集料磨光 1 ) 特征描述：表面水泥被磨掉而使粗集料暴露，如图2 1 4 所示。 2 ) 严重程度：磨光的程度可以通过表面摩擦系数的减少而反映出来。 3 ) 测量方法：记录破损区域的面积。 图2 1 4 集料磨光 6 、坑洞 1 ) 特征描述：路面的小块从表面分开松散，通常而言范围从直径2 5 m m 到 l o o m m ，深度从1 3 m m 到5 0 m m ，如图2 1 5 、图2 1 6 所示。 2 ) 严重程度：可以通过观测坑洞的密度来定义严重程度。 3 ) 测量方法：记录破损区域的面积和深度。 图2 1 5 坑洞示意图 幽2 1 6 坑洞 2 2 3 其他病害 包括以下类型：拱胀、横向施工缝损坏、车道与路肩的错台、车道与路肩的 分离、修补修补损坏、冲断、纵向接缝的剥落、水渗出及唧泥、纵向接缝封缝损 坏。 7 、拱胀 1 ) 特征描述：在横向接缝或裂缝处局部路表面向上拱起，经常出现于混凝土 裂缝区域，如图2 17 、图2 1 8 、图2 1 9 、图2 2 0 所示。 2 ) 严重程度：可以通过拱胀对行驶质量和安全性的相对效果来定义严重程度。 3 ) 测量方法：记录拱胀的数目。 图2 1 7 拱胀示意图 图2 1 8 拱胀 图2 1 9 近距离观测拱胀 图2 2 0 拱胀引起的钢筋外露 8 、横向施工缝损坏 1 ) 特征描述：一系列紧密相邻的横向裂缝和大量靠近施工缝的交织裂缝，如 图2 2 1 所示。 2 ) 严重程度： 轻微：在施工缝0 6 m 之内没有剥落或错台，如图2 2 2 所示。 中等：在施工缝o 6 m 之内存在小于7 5 m m 的剥落，如图2 2 3 所示。 严重：在施工缝o 6 m 之内存在大于等于7 5 m m 的剥落，如图2 2 4 所示。 3 ) 测量方法：记录不同严重程度的施工接缝数目。 图2 2 1 横向施工缝损坏示意图 图2 2 2 轻微的横向施工缝损坏图2 2 3 中等的横向施工缝损坏 1 4 图2 2 4 严重的横向施工缝损坏 9 、车道与路肩错台 1 ) 特征描述：板边缘和外部的路肩的高度错位，在外路肩下沉时通常容易出 现这种病害，如图2 2 5 、图2 2 6 所示。 2 ) 测量方法：在车道边缘和路肩之间的纵向施工缝处测量。以毫米为单位， 以1 5 2 5 m 的间距沿车道和路肩接缝记录最小的高差。如果行驶表面比路肩低，以 负值记录。 图2 2 5 车道与路肩的错台示意图 图2 2 6 车道与路肩的错台 1 0 、车道与路肩的分离 1 ) 特征描述：路板边缘和路肩的接缝变宽，如图2 2 7 所示。 2 ) 测量方法：以1 5 2 5 m 的间距沿车道和路肩接缝测量，以毫米为单位记录 最小的间距。并显示每个位置是否( 是或否) 对接缝进行了良好的封闭，如图2 2 8 所示。 注意：当存在接缝密闭或修补等非普遍现象而调查员不能测量时，一个无效 值应当记录并输入数据库。 图2 2 7 车道与路肩的分离示意图 图2 2 8 近距离观测车道与路肩的分离 1 1 、修补修补损坏 1 ) 特征描述：大于o 1 m 2 的一块，或所有的旧混凝土板被清除和替换，或在 原路面上有新加的材料加铺，如图2 2 9 所示。 2 ) 严重程度： 轻微：修补最多出现其他类型病害的轻微程度病害。错台和沉陷不明显，唧 泥不明显，如图2 3 0 、图2 3 1 、图2 3 2 所示。 中等：修补出现其他类型的中等程度的病害。或达到6 m m 的错台和沉陷，唧 泥不明显，如图2 3 3 所示。 严重：修补出现其他类型的病害且达到严重程度。或大于等于6 m m 的错台和 沉陷，唧泥不明显。 1 6 3 ) 如何量测：记录每种程度的修补数和破损区域的面积。分别记录材料类型 一刚性与柔性。 注意：面板替换应当记做修补，任何锯缝应当被认为是施工缝并且将其分开 分类，所有的修补进行分类时不考虑位置。 图2