现行规范中路面状况指数.docx

现行规范中路面状况指数（PCI）计算方法合理性研究彭前程 1 ，吴瑞麟 2（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010；2.华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074）摘 要：该文对现行城镇道路养护技术规范（CJJ36-2006）和公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中路面状况指数PCI计算方法进行分析研究。通过研究得出结论：城镇道路养护技术规范（CJJ36-2006）中PCI采用权函数进行加权综合计算方法有较为明显的缺陷，公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中PCI计算模型较为合理，但其对于线状损害计入宽度，转化为面积计量时，宽度的取值不合理。两种计算方法均有不合理之处，需要改进。关键词：路面状况指数；PCI；权函数；路面损坏权重中图分类号：U411文献标识码：A文章编号：1009-7716（2014）08-0263-04值为 4，分别对应裂 缝 类 、 接 缝 破 坏类、表面破坏类和其他类；m某单类损坏所包含的单项损坏类型数，对沥青路面的裂缝类损坏，m 取值为3，分别对应线裂 、 网 裂 和 碎 裂 ； 其 他单类损坏所包含的单项损坏类型数根据损坏类型依此类推；DPij第 i 单类损坏中的第 j 单项损坏类型 的单项扣分值，具体数值根 据 损 坏密度，由损坏单向扣分表中 的 值 内插求得；DPi第 i 单 类损坏综合扣分值，见 表 1、表 2 所列；ij第 i 单类损坏中第 j 单项损坏类型的权 重，其值与该单项损坏扣分值和该单类损坏所包含的所有单项损坏扣分值总和之比有关；i第 i 单类损坏的权重，与该单类损坏 扣分值和所有单类损坏扣分值总和之比有关。权函数由式（3）确定1：0前言在旧路路面技术状况评价体系中，路面损坏状况指数（PCI）是其中一个十分重要的评价指标。PCI 值越大，路面状况越好，一般根据 PCI 值的大小，划分路面状况等级。它不仅直接关系到道 路养护对策的选择，也是旧路加铺结构方案设计的依据。本文对现行城市和公路规范中的路面状况指数（PCI）计算方法进行分析比较，得出结论，城市道路规范中 PCI 计算模型不合理，公路规范 中 PCI 计算模型较为合理，但其对于线状损害计入宽度，转化为面积计量时，宽 度 的 取 值 不 合 理，均需要改进。11.1现行规范 PCI 计算方法城镇道路养护技术规范（CJJ36-2006）中PCI 计算方法现行城镇道路养护技术规范（CJ J36-2006） 中PCI 计算公式1见式（1）和式（2）：nPCI=100-DPiwi i=1mDPi=100-DPijwij（1）32ij=3.0uij -5.5uij +3.5uij，（2）或 =3.0u 3-5.5u 2+3.5u（3）i imiij=1式中：PCI路面状况指数，数值范围为 0100， 如出现负值，则 PCI 取 0；n单类损坏类型数，对沥青路面，n 取值为 4，分别对应裂缝类 、 变形累 、松散类和其他类；对水泥路面，n 取其中，u =DP /DPij ijijj=1n或 ui=DPi /DPi i=11.2 公路技术状况评定标准（JTG H20-2007） 中PCI计算方法公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中收稿日期：2014-04-08作者简介：彭 前 程 （1983 - ） ， 男 ， 湖 北 钟 祥 人 ， 硕 士 ， 工 程 师 ，从事道路与桥梁工程设计工作 。城市道桥与防洪 264 科技研究2014 年 8 月第 8 期表 1沥青路面损坏单项扣分表 1损 坏 密 度/%损 坏 类 型0.010.111050100线 裂网 裂 碎 裂358581081015162030384555487080裂 缝 类沉 陷车 辙 拥 包3235710121215252530474552635565变 形 类坑 槽啃 边 剥 落102215452588401515653035724045松 散 类路 框 差修 补 损 坏3285128121512251233其 他 类表 2水泥路面损坏单项扣分表 1线 裂 损 坏 密 度/%线裂单项扣分值 板角断裂损坏密度/% 板角断裂单项扣分值 D 裂 缝 损 坏 密 度/%D 裂缝单项扣分值 交叉裂缝和破碎板损坏密度/%交叉裂缝和破碎板单项扣分值 0.140.5120.55181912511251753833331710271062544523305520707557295065208076573510075裂 缝 类接缝料损坏密度/%接缝料损坏单项扣分值 边角剥落损坏密度/% 边角剥落单项扣分值 0.110.54131115531510752120107272012735接 缝破 坏 类坑 洞 损 坏 密 度/%坑洞单项扣分值 表面纹裂与层状剥落损坏密度/%表面纹裂与层状剥落单项扣分值 0.0290.550.119180.2305100.6601016170503318010042表 面破 坏 类错 台 损 坏 密 度/%错台单项扣分值 拱 起 损 坏 密 度/% 拱起单项扣分值 唧 泥 损 坏 密 度/% 唧泥单项扣分值 修 补 损 坏 密 度/% 修补单项扣分值 路框差损坏密度/%路框差单项扣分值 0.14170.120.580.01317515131170.185231025513534112102930481018105210122036505820235071501220411006820251008010012其 他 类计算公式2见式（4）和式（5）：PCI=100-a0DRa 1i0DR=100wi Ai /AA调查的路面面 积 （调查长 度 与 有 效路面宽度之积），m2；wi第 i 类路面损坏的权重，见表 3、表4 所列；a0沥青路面采用 15，水泥路面采用 10.66；a1沥青路面采用 0.412，水泥路面采用0.461；（4）（5）i=1式中：DR路面破损率，为各种损坏的折合损坏面 积之和与路面调查总面积的百分比；Ai第 i 类路面损坏的面积，m2；城市道桥与防洪科技研究2014 年 8 月第 8 期265 i0包含 损 坏 程 度（轻 、中 、重）的 损 坏 类型总数。2对现行规范计算方法的分析2.1对 城镇道路养护技术规范（CJJ36-2006）中PCI计算方法的分析现行城镇道路养护 技 术 规 范（CJJ36-2006） 中的PCI计算方法为，通过权函数计算各种病害的 加权系数，来对各种病害进行加权综合，并通过二次加权的方式进行，即先对各类中单项损害进行 加权，然后对各类损害进行加权，最终得到 PCI 值。笔者认为此种计算方法存在以下问题：（1）在路面病害评价体系中 ，对单项或单类 病害扣分值定量分析，然后加权综合，单类或单 项病害的权重应与病害本身对道路的影响有关， 如病害对路面结构的影响、对行车舒适性的影响、消除病害需的难易程度及投入的成本等等，依此来作为判断单项或单类病害的权重系数。城镇道 路养护技术规范（CJJ36-2006）中，用权函数来计 算 权 重 系 数 。 从权函数的表达 式 ，即 式（3）可 以 看出，权值是单项扣分值或单类扣分值占总扣分 值比例的函数，用单项或单类扣分值所占总扣分 值的比例来决定该单项损害或单类损坏的权重， 笔者认为并不合理。实际上在路面病害单项扣分表中已经包含了病害的权重，不同的病害，相同的损害密度下， 扣分值不一样，通过扣分值的大小反映病害的影 响程度。那么函数只能看作是将各类病害综合的工具，各类病害的扣分值均 在 0100 之 间 变 动 ，通过权函数进行综合，最终得到的综合扣分值也 在0100 之间，也就是归一化处理 。 然而，通过权函数的表达式，即式（3）及函数图像（见 图 1）可以看出，权函数为非线性三次函数，通过权函数 求得的权重值 w，大部分位于 w=u 线（对角线）之表 3沥青路面损坏类型和权重 2 一 览 表损 坏类 型损 坏程 度权 重Wi计 量单 位损 坏 名 称轻中 重1230.60.81.0龟 裂面 积 m245轻重0.60.8块 状 裂 缝面 积 m267轻重0.61.0长 度 m（影 响 宽 度 0.2 m）纵 向 裂 缝89轻重0.61.0长 度 m（影 响 宽 度 0.2 m）机 向 裂 缝10轻1.0面 积 m2坑 槽 11 重0.8 1213轻重0.61.0松 散面 积 m21415轻重0.61.0沉 陷面 积 m21617轻重0.61.0长 度 m（影 响 宽 度 0.4 m）车 辙轻重18190.61.0波 浪 拥 包面 积 m2泛 油面 积 m2200.2修 补面 积 m2210.1表 4 水泥路面损坏类型和权重 2 一 览 表损 坏类 型损 坏程 度权 重Wi计 量单 位损 坏 名 称轻重120.81.0破 碎 版面 积 m2345轻中 重0.60.81.0长 度 m（影 响 宽 度 1.0 m）裂 缝轻中 重6780.60.81.0上，即对于各类病害扣分值所占比例， u +u + 板 角 断 裂面 积 m212un=1， 而 w1+w2+ wn1。 因此，由权函数综合后 的扣分值就有可能大于 100，权函数不具备归一化的功能。W1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1910轻重0.61.0长 度 m（影 响 宽 度 1.0m）错 台长 度 m（影 响 宽 度 1.0 m）11唧 泥1.0轻中 重1213140.60.81.0长 度 m（影 响 宽 度 1.0 m）边 角 剥 落1516轻重0.40.6长 度 m（影 响 宽 度 1.0 m）接 缝 料 损 坏17181920坑 洞拱 起 露 骨 修 补1.01.00.30.1面 积 m2面 积 m2 面 积 m2 面 积 m2uuu120 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0图 1 权 函 数 图 像城市道桥与防洪 266 科技研究2014 年 8 月第 8 期综上所述，不论从内在概念还是外在 功 能 ，权函数均存在不合理的地方。（2）采用此种加权方式 计 算 PCI 值 ， 会 造 成逻辑上的不合理。由于权函数的自变量是各类病 害所占比例，某种病害的扣分值增加，扣分值比 例增加，会导致另外病害扣分值不变的 情 况 下 ，扣分值比例下降，这是 非线性的此消彼长的关 系。若该病害扣分值增大的幅度小于其他病害扣 分值减小的幅度，则会导致，病害虽然增加，而扣分值反而减小，PCI 值反而变大，在某些临界情况下，还会导致病害多的路段评价等级反而高的 情况。如表 5 所列，假设路段一和路段二有裂缝类和变形类两类病害，路段 1 和路段 2 裂缝类扣分值相同，变形类扣分值路段一为 1，路段二为8，病害严重程度路段二明显大于路段一，而最 终的评价等级反而高。2.2 对公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中PCI计算方法的分析现行公路技术状况评定标准（JTG H20-2007） 中PCI 计算方法为，首先将各类不同严重程度的 损害通过损坏程度面积进行计量，不同严重程度 的损害乘以相应权重系数后相加，线状损害采用 计入相应宽度的方式，转化为面积计量；得到总 损害面积后，计算损坏率，最终通过公式转化为百分制的 PCI 值。笔者认为该计算方法权重概念清晰，计算简便，计算方法较为合理。同时，认为其存在的主 要问题为：对于线状损害计入宽度，转化为面积 计量时，宽度的取值不合理，如横向裂缝、纵向 裂缝宽度均取 0.2 m，假设某沥青路 面 损 害 均 为横向裂缝，且贯穿整个道路宽度，间距为 10 m，则 其 损 坏 率 为 2 % ， 按 照 式（4）及 式（5）计 算PCI =80.04，处于良等级，而从实际情况看，道路 每隔 10 m 一道严重的横向裂缝，很明显路面状 况应为差，由此可见，该宽度值偏小。3 结论通过上述分析，得出结论：（1）现 行城镇道路养护技术规 范（CJJ36-2006） 中的PCI采用权函数进行加权综合计算方法有较为明显的缺陷，不合理。（2）现行公路技术状况评定标准（JTG H20-2007） 中PCI计算模型较为合理，但关于线状裂缝的宽度取值偏小，需改进。参考文献：1 CJJ36-2006，城镇道路养护技术规范S.2 JTG H20-2007，公路技术状况评定标准S.表 5 两 路 段 PCI 计 算 表裂 缝 类变 形 类总 扣 分 值总 得 分 值等 级路 段 编 号DP1u1w1DP1w1DP2u2w2DP2w2PCI1243430.980.840.970.8441.6136.09180.020.160.080.430.083.441.739.558.360.5DC!（上接第 255 页）变变形的积累和剪切破坏上，特别是在高温，大交通量的情况下，沥青混合料的蠕变变形增大，轮胎 两侧的接地压力和剪应力增大，导致沥青路面产生较深车辙。（2）当地区温度较高时，原来意义上对沥青路面结构设计不构成影响的轻型车（小于 30 kN），对动稳定度和车辙深度的影响不容忽视。（3）在沥青路面结构设计时 ，应考虑总重为 1530 kN 轻型车（包括车辆的前、后轴）对沥青路面车辙的影响，其对沥青路面车辙的影响相当于标准荷载的 60左右。参考文献1 李申惠,廖卫东,李向东,等.超载 、超高温条件下全厚式路面车 辙试验研究J.武汉理工大学学报,2003(12):13-16.2 胡小弟,孙立军.轻型货车接地压力分布实测J.公路交通科技,2005(8):1-7.3 GB 516O89,载重汽车斜交轮胎S.lines and methods for the compilation of road vertical planning in the controlling detailed planning stage ac-cording to the planning practice of Tianjin in order to be referred for the compilation of road vertical planning of the plain regions similar to Tianjin.Keywords: road vertical planning, controlling detailed planningStudy on Engineering Demonstration of Soft Soil Subgrade Treatment Technology in Binhai New Area! Wang Xinqi (259)Abstract: Aiming at the problems of greater settlement and lower bearing capacity caused by the cement mixing pile, gravel pile and jet grouting pile of the traditional soft subgrade treatment methods for many years, the article introduces the engineering demonstration of soft subgrade treatment of a widened road in Tianjin Binhai New Area. The double-directional cement mixing pile and the thin-wall pipe pile are used to treat the soft subgrade. This technology is compared with the traditional soft subgrade treatment method - shallow lay- er exchange fill technology. The test result shows that the double-directional cement mixing pile and thin-wall pipe pile have the characteristics of good pile quality, high bearing capacity and smaller settlement, which are high worth to popularize in the similar soft subgrade areas of Binhai New Area.Keywords: double-directional cement mixing pile, thin-wall pipe pile, shallow layer, subgrade treatment, engineering demonstrationStudy on Rationality of Pavement Condition Index (PCI) Calculation Method in Current Standard! Peng Qiancheng, Wu Ruilin (263)Abstract: The article analyzes and studies the PCI calculation method in Town Road Maintenance Technical Specifications (CJJ 36-2006) and Highway Technical Condition Evaluation Standard (JTG H20-2007). The conclusion is that there are many obvious defects in the method of PCI using weight function for comprehen- sive weighted calculation in Town Road Maintenance Technical Specifications (CJJ 36-2006). The PCI cal- culation model is more reasonable in Highway Technical Condition Evaluation Standard (JTG H20-2007). But for the linear damage in width, the width valuing is not reasonable when it is translated into the area measurement. Two calculation methods are not reasonable and are required to improve.Keyword: pavement condition index (PCI), weight function, pavement damage weightStudy on Dynamic Performance of Self-anchored Suspension Bridge Based on Ritz Vector Method ! Lu Wei, Gu Haowei, Li Ziqi (267) Abstract: Taking a self-anchored suspension bridge of Huangshui River as an example, the article studies the dynamic performance of the concrete self-anchored suspension bridge, firstly introduces the calculation principle of Ritz vector method, then introduces the establishment of the finite element model conforming to the practical state according to the measured data of the built bridge structures, describes the dynamic per- formances of structure by three different calculation methods, and finally shows that the pulling force of cable system is the important parameter for the calculation of dynamic performance and the Ritz vector method is an high-efficient computing method through the comparison of ambient vibration test result of br