公路技术状况评价指标.ppt

公路技术状况评价指标与标准 同济大学交通运输工程学院陈长2008 3 2020年3月25日9时28分 2 主要内容 公路技术状况评价概述路面使用性能评价方法公路技术状况评价指标体系公路技术状况评价标准 2020年3月25日9时28分 3 公路技术状况评价概述 在公路管理中 对公路技术状况进行评价是其最根本 也是最重要的一项工作 公路技术状况评价 应建立一套客观 科学 定量的评价方法 好的评价方法应具有两方面特质 评价模型 指标体系 能准确反映设施状态 数据采集具有可操作性 2020年3月25日9时28分 4 公路技术状况评价概述 在 公路技术状况评定标准 JTGH20 2007 中 公路技术状况评价包括对路面 路基 桥隧构造物和沿线设施的技术状况进行评价 路面和桥隧构造物是重点 路基和沿线设施次之 路面是重中之重 2020年3月25日9时28分 5 路面使用性能评价方法 什么是路面使用性能如何选择合适的评价指标国外的评价指标国内的评价指标 2020年3月25日9时28分 6 什么是路面使用性能 路面使用性能是一个覆盖面很宽的技术术语 泛指路面的各种技术行为 自1962年 Caray和Irick首次提出了路面使用性能 Performance 的概念以来 人们对路面使用性能的理解和认识在不断地变迁 相应地 路面使用性能的评价方法也在不断地变化 迄今为止 比较一致的看法是 路面的使用性能包括5个方面 即损坏状况 行驶质量 结构承载能力 行驶安全性和外观 所以 通常的路面评价方法都是根据这几个方面进行设计 2020年3月25日9时28分 7 如何选择合适的评价指标 一般而言 评价指标分为综合性指标和单一性指标两大类 综合性指标是对路面使用性能的综合测度 它可以综合地表征路面使用性能的复杂内涵 单一性指标是对路面使用性能诸多局部特征的具体测度 它可以采用多项指标明确地表征路面使用性能各组分的详细情况 2020年3月25日9时28分 8 如何选择合适的评价指标 综合性指标的优点是能反映路面使用性能的总体状况 指标单一 便于比较 缺点是不能确切反映使用性能局部的具体测度 不便于诊断原委和制定具有针对性的对策 单一性指标的优缺点与综合性指标的优缺点正好相反 其优点是便于诊断原委和制定针对性强的对策 缺点是分类过细 对数据采集精度要求很高 不便于相互比较 不能直观反映路面使用性能的总体状况 根据不同的应用目的 选择不同的指标 2020年3月25日9时28分 9 国外的评价指标 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 建立了现时服务能力指数PSI PresentServiceabilityIndex 路面评价模型 PSI评价模型的建立标志着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 2020年3月25日9时28分 10 国外的评价指标 在随后的20多年里 随着检测技术的进步 装备水平的提高和路面管理系统 PMS 的深入研究及广泛应用 许多国家 包括加拿大 英国 芬兰 法国 日本 和国际机构 世界银行 先后提出了不同的路面评价指标 建立了不同类型的路面评价模型 其中包括加拿大的行驶舒适性指数 RCI 英国的道路状况指数 RCI 日本的养护管理指数 MCI 和美国军事机构开发的路面状况指数 PCI 上述路面评价模型包含了多变量模型和单参数模型 2020年3月25日9时28分 11 国外的评价指标 美国 现时服务能力指数 PSI 日本 养护管理 控制 指数 MCI 美国军队 路面状况指数 PCI 英国 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 12 现时服务能力指数 PSI 在世界公路管理史上 第一个路面使用性能评价模型是美国研究人员基于AASHO道路实验近10年的观测数据 于20世纪60年代中期提出现时服务能力指数PSI 在随后的许多年里 根据AASHO实验结果和PSI模型结构及参数 许多国家和地区如加拿大 英国 日本等的研究部门分别建立了不同用途的路面使用性能评价模型 这些模型的共同特点是将客观数据与标准统一的评价尺度建立联系 利用统一的标尺评价不同的路面损坏 2020年3月25日9时28分 13 现时服务能力指数 PSI 现时服务能力指数PSI是AASHO道路实验的重要研究成果之一 也是在公路养护管理中采用专家技术建立路面评价模型的成功范例 在建立PSI模型时候 研究人员把与公路有关 职业不同的各种评价人员 如道路建设人员 道路养护人员 汽车运输人员 汽车制造人员组织一个由多人组成的专家组 通过道路现场评价 确定每个实验路段的专家评价结果 在进行专家调查评价的同时 道路检测人员对实验路段的路面损坏进行调查与检测 随后用数学方法建立路面损坏与专家评价结果之间的数学关系 确定相关参数 形成现时服务能力指数PSI 2020年3月25日9时28分 14 现时服务能力指数 PSI 现时服务能力指数PSI 沥青 水泥 SV 轮迹处平整度离散度 C 裂缝度 m2 1000m2 P 修补度 Patching m2 1000m2 RD 车辙深度 cm 2020年3月25日9时28分 15 现时服务能力指数 PSI 模型包含了4个可变参数 即平整度 表面裂缝 路面修补度和车辙 在四个路面评价影响因素中 路面裂缝与车辙占很小的比重 这二种因素的变化对PSI产生微小影响 相反 平整度 SV 对PSI 尤其是当SV在10以下时影响显著 从模型参数 权重 看 PSI模型实际上是与平整度主相关的行驶舒服性模型 PSI模型反映了20世纪60年代美国公路管理的技术条件 公路部门对不同路面损坏的重视程度及研究人员的建模思路 美国研究人员将当时所能检测到的所有指标 4项参数 与PSI建立了联系 使PSI的评定结果能客观地反映路面的整体技术状况 但又无法确定哪项具体的指标导致了PSI评价结果变好或变坏 2020年3月25日9时28分 16 日本PSI 纵向平整度标准偏差 mm C 裂缝率 D 车辙深度 cm 日本道路协会根据AASHO的PSI建模方法 结合日本的路面损坏特点 去掉了路面修补度 将路面裂缝度换成路面裂缝率 标定了美国的PSI模型参数 形成了PSI模型 并提升为日本的道路养护技术规范指标 养护管理 控制 指数 MCI 2020年3月25日9时28分 17 与美国PSI相反 日本PSI模型重视路面裂缝和路面车辙 道路平整度仅占较轻的比重 日本模型反映了20世纪70年代未期日本路面的技术状况和公路管理部门所重视的主要因素 日本建设省土木研究所研究员在参考美国和日本PSI基础上 研究开发了养护管理 控制 指数MCI 与美国PSI不同 饭岛等采用的专家组是由道路管理人员组成的 现场评价的目的也仅考虑道路平整度 路面裂缝率和路面车辙对道路养护管理和养护需求的影响 养护管理 控制 指数 MCI 2020年3月25日9时28分 18 养护管理 控制 指数MCI MCI 养护管理指数 0 10 C 裂缝率 D 车辙深度 mm 平整度 mm 养护管理 控制 指数 MCI 2020年3月25日9时28分 19 在日本MCI的模型中 道路平整度占很小比重 其影响效果与日本道路养护技术规范的PSI基本相似 日本MCI考虑了多种关系模型以求准确处理不同的路面状况 同时也给应用带来了混乱 日本的MCI模型是美国PSI建模思路的延续 但也包含了些模糊不定的创新意识 将路面损坏因素分离开来 用单变量构建路面评价模型 养护管理 控制 指数 MCI 2020年3月25日9时28分 20 桥本研究建立了单因素的行驶舒适性指数RCI 从而弥补日本MCI模型不充分反映道路平整度对道路用户的影响 日本RCI模型是一个典型的单因素路面评价模型 缺陷是当平整度大于一定的数值时 RCI会给出不合理评价结果 养护管理 控制 指数 MCI 行驶舒适性指数RCI RCI 舒适性指数 平整度 mm 2020年3月25日9时28分 21 以上模型的共同特点是 用回归技术建立路况指标与专家评价的直接关系 实际上用专家法建模还有另一种方法 即扣分法 这种方法为美国军队工程研究实验室首先采用 用扣分法建立的路面状况评价模型PCI实际上是一种单因素非线性关系模型 PCI模型考虑了每种损坏的损坏扣分和重复损坏影响 路面状况指数 PCI 2020年3月25日9时28分 22 A 破损类型t i 严重程度S j 及损坏密度D ij 时的扣分值 i 破损类型 j 严重程度 p 总破损类型 m i 第i种破坏的损坏数量 F t q 重复损坏修正系数 路面状况指数 PCI PCI模型的扣分值和单项重复损坏修正系数 0 1 0 是根据专家经验确定的 好处是能够精确地计量和确定由多种损坏所导致的总体损坏程度 问题是必须准确取得不同损坏的扣分值和相关重复损坏修正系数 2020年3月25日9时28分 23 英国路况检测评定规范采用基于SCANNERSurveys的道路状况指数RCI多参数评定模型 来描述英国公路网的路面使用性能 道路状况指数RCI是一个综合指数 为了计算RCI需要采用SCANNERSurveys快速检测技术及设备检测如下路面数据 3m和10m纵断面平整度的行驶质量数据 左右车辙深度 路面纹理深度 车道裂缝率 CrackingIntensity 轮迹处裂缝率 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 24 英国SCANNER为上述检测指标各规定了下限和上限2个标准值 检测数据低于下限时表示路面完好 不需要养护 高于上限时表示进一步的路面损坏不会增加RCI评价结果 在下限和上限之间 RCI呈线性变化 根据上述各项指标检测数据 以10m为单位 分别计算各检测指标的RCI 0 100 值 各RCI计算结果与规定的检测指标权重 Relevance 和可信性因数 Reliabilityfactors 相乘并累加得到10m分路段的综合RCI 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 25 道路状况指数RCI RCI 道路状况指数 RCIi 第i类检测指标的道路状况指数 Wi 检测指标权重 Fi 可信性因数 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 26 根据综合RCI评价结果 通过算术平均 可计算区间 路线及公路网的道路状况指数RCI 根据RCI评价结果 英国路况检测评定规范将路面使用性能划分为绿 GREEN 黄 AMBER 红 RED 三种状态 分别代表路面使用性能完好 路面有损坏需要详细检测 路面损坏严重需要立即养护 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 27 检测指标的下限 上限 权重和可信性因数都是基于公路工程师的经验确定的 上述标准和参数需要定期 每年 修正 所有标准值及参数都在英国运输部网站上公布 基于SCANNERSurveys的道路状况指数RCI是带有明显养护决策性质的路面评价模型 在建模方法上 较前几中方法更先进一步 基于经验的模型参数可方便地定期更新与维护 以满足不断变化的公路技术状况评价和公路养护管理需要 道路状况指数 RCI 2020年3月25日9时28分 28 国内的评价指标 国内从上世纪80年代开始接触路路面管理系统 在借鉴国外相关研究成果的基础上 根据我国路面特点 建立了一系列路面评价模型 我国早期建立的路面评价模型 模型结构深受美国PSI的影响 经过后续不断改进完善 形成本标准中的路面评价指标体系 2020年3月25日9时28分 29 公路技术状况评价指标体系 MQI 公路技术状况指数 MaintenanceQualityIndicator PQI 路面使用性能指数 PavementQualityorPerformanceIndex SCI 路基技术状况指数 SubgradeConditionIndex BCI 桥隧构造物技术状况指数 Bridge TunnelandCulvertConditionIndex TCI 沿线设施技术状况指数 Traffic facilityConditionIndex 2020年3月25日9时28分 30 公路技术状况评价指标体系 PCI 路面损坏状况指数 PavemnetSurfaceConditionIndex RQI 路面行驶质量指数 RidingQualityIndex RDI 路面车辙深度指数 Ruttin