公路养护设计新理念课件

公路养护设计新理念

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创新与发展交通部公路科学研究院公路养护管理研究中心2010.1.12

.昆明公路养护设计新理念交通部公路科学研究院技术需求及问题养护设计新理念关键技术及研发工程验证及示范汇

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1.1公路发展向养护转型10012345678919851995200520152025203520452055建养速度（1000公里/年）年度公路养护从无到有，养护需求及规模迅速扩大，公路发展的重点正在实现从建设到养护转型1988年修建第一条高速，1998年拉动内需，2006年建设高峰，到2020年建设任务完成，公路建设经历了30年的发展周期。“十一五”末期：养护速度≥建设速度全国公路列养里程373万公里，高速公路7万公里1.1公路发展向养护转型1001234567891985公路养护技术能力和保障能力严重不足，成为制约公路养护发展的瓶颈：快速、准确、可靠的路网技术状况监测技术。科学的公路养护分析决策技术。先进的公路损坏原因诊断与养护设计技术。节能、环保型的公路养护材料及工艺。1.2公路养护技术需求公路养护技术能力和保障能力严重不足，成为制约公路养护发展的瓶全国路面损坏速度普遍过快、大中修养护周期普遍过短，平均使用寿命仅为国外的35~50%。我国缺少独立的“沥青路面大中修养护设计技术和规范”。现行路面大中修养护设计是借用《沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）的方法。1.3实践中存在的问题（技术层面）中修工程：路面罩面、封层、局部严重病害处理。大修工程：路面的翻修和补强等，一般涉及到基层。全国路面损坏速度普遍过快、大中修养护周期普遍过短，平均使用寿针对大修工程主要有以下三种常规做法：1）采用原结构修复；2）采用经验型典型结构；3）按照现行设计规范进行补强设计。针对中修工程，则主要依赖经验，对于路面损坏的机理缺乏深入全面的认识，对养护方案的选择缺乏针对性。1.3实践中存在的问题（技术层面）针对大修工程主要有以下三种常规做法：1）采用原结构修复；2）在路面大修养护方案设计中，过于倚重力学设计方法，选择的力学指标（路面回弹弯沉）不够科学，考虑的主要受力方式相对于目前复杂的荷载状况而言可能过于简单。1.3实践中存在的问题（技术层面）路面弯沉在路面大修养护方案设计中，过于倚重力学设计方法，选择的力学指设计的养护方案路面结构形式单一（半刚性基层+沥青面层），对于结构层次的合理匹配、路面排水性能、路基状况、路面的综合使用性能（路面破损、平整度、车辙、抗滑等）缺乏全面考虑和定量研究。对路面大中修各种候选养护方案的经济性缺乏定量的考虑，没有引入科学的经济评价方法。1.3实践中存在的问题（技术层面）设计的养护方案路面结构形式单一（半刚性基层+沥青面层），对于两阶段设计：1）方案设计（初步设计，立项阶段用于控制资金和规模）；2）施工图设计（详细设计，可用于工程实施）。养护设计任务以施工图设计为主导，方案设计没有得到应有的重视，有的与检评业务结合，有的与施工图设计打包。设计单位采用的养护设计方法大同小异，无法突破现有规范的局限性，有的甚至无设计可言，仅仅是业主思想的简单实现。1.3实践中存在的问题（管理层面）两阶段设计：1）方案设计（初步设计，立项阶段用于控制资金和规综观上述问题，公路管理者和养护技术人员一致认为，亟需建立一整套从设计目标到设计方案，再到使用效果评估的“路面大中修养护设计和评价综合体系”。认清问题，明确需求，确定目标导向！1.4小结综观上述问题，公路管理者和养护技术人员一致认为，亟需建立一整技术需求及问题养护设计新理念关键技术及研发工程验证及示范汇

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2.1科学的养护分析流程

养护规划养护计划养护调查中长期路面大中修养护需求（里程、费用）和年度计划建议（需求排序）方案设计NetPMS（网级养护决策）CMAP（综合分析平台）确定年度大中修养护项目（位置、费用）和养护方案初步建议详细调查交通量数据、损坏分布、弯沉分布、抗滑性能、路面结构厚度及材料性状等MBase（数据库、数据采集指南）原因诊断根据详细调查数据，划分养护设计单元；诊断路面损坏原因；确定路段大中修性质针对大中修路段，分别设计养护方案，分析使用性能和寿命周期费用CMES（损坏原因诊断系统）路网检测HMD（养护设计方法、软件）CiCS（路网快速检测）路面技术状况数据（网级）施工图设计施工图纸、工程量表格、工程预算MCAD路网级项目级2.1科学的养护分析流程养护规划养护计划养护调查中长公路养护设计核心理念之一：在养护设计中对路面使用性能进行全过程控制2.2养护设计核心理念毋庸置疑，判别路面质量优劣的终极标准是路面的使用性能，按照使用性能分析和设计路面结构及路面材料已经形成一种必然趋势。公路养护设计核心理念之一：2.2养护设计核心理念毋庸置何谓路面的使用性能？路面使用性能：从不同侧面反映了路面状况对行车要求的满足或适应程度。包括功能性能和结构性能两个方面。功能性能：行驶舒适性、行车安全性、运行经济性以及对环境的不良影响等。（道路使用者）结构性能：路面损坏状况、结构承载能力。（道路管理者）2.2养护设计核心理念何谓路面的使用性能？2.2养护设计核心理念公路养护设计核心理念之二：在养护设计中对候选方案的经济性进行科学评价——投入较高的修建费用，获取较长的使用年限和较少的养护费用；——或是选用较弱的路面结构，节省初期投资，但逐年花费较多的养护开支。根据技术经济条件，借助科学的分析方法——寿命周期费用分析方法，进行方案比选和经济分析。2.2养护设计核心理念公路养护设计核心理念之二：——投入较高的修建费用，获取较长何谓全寿命周期费用分析？寿命周期费用分析（LifeCycleCostAnalysis）简称LCCA。是从项目的长期经济效益出发，考虑项目设计、运行、维修、改造、更新直至报废的全过程，使寿命周期（分析期）内费用最小的一种管理理念和方法。在设计养护方案时，不仅要考虑路面初始性能和费用，而且应全面考虑路面在维修改造后，整个寿命周期（分析期）内发生的各种费用和产生的效益，寻求满足经济优化目标的最佳投资方式。2.2养护设计核心理念何谓全寿命周期费用分析？2.2养护设计核心理念基于使用性能和全寿命周期费用分析的路面大中修养护设计方法。从“结构、材料、荷载、环境、经济”几方面考虑，力求达到结构设计与材料设计的统一、力学性能与使用性能的统一，技术指标与经济指标的统一。以经济指标为优化条件，通过寿命周期费用分析方法，来选择技术可行（既满足力学要求又能满足使用性能要求），同时最经济合理的路面大中修养护方案（养护时机、养护措施）。2.3路面养护设计新方法基于使用性能和全寿命周期费用分析的路面大中修养护设计方法。从新构建的养护设计方法的突出特点：力学指标的考虑是为了保证路面结构的整体强度。使用性能的考虑是为了保证使用期内路面性能维持在预定的水平，同时反映不同等级公路的设计要求。经济指标的考虑是为了得到最经济的养护方案。上述目标最终要通过路面结构组合设计、结构厚度设计和材料设计，并辅以科学的分析方法来实现。2.3路面养护设计新方法新构建的养护设计方法的突出特点：力学指标的考虑是为了保证路面技术需求及问题养护设计新理念关键技术及研发工程验证及示范汇

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交通运输部西部交通建设科技项目《西部地区高等级公路养护技术研究》之专题一《沥青路面大中修养护设计技术研究》，部拨经费1000（500）万元，配套资金5800万元。交通运输部“沥青路面大中修养护设计规范”。九五国家重点科技攻关项目“公路投资综合效益分析系统研究”。省市配套科研项目。3.1依托课题交通运输部西部交通建设科技项目《西部地区高等级公路养护技术研路况连续检测与路面长期使用性能数据库研究路面使用性能衰变规律研究路面大中修养护周期规律跟踪研究路面大中修养护设计方法研究3.2关键技术路况连续检测与路面长期使用性能数据库研究3.2关键技术3.3研究内容1、路况连续检测与路面长期使用性能数据库研究通过实施长期和规模化的路面使用性能检测（包括路面损坏、路面平整度和路面车辙等），建立基于GIS的路面长期性能数据库。检测路网规模不小于2.5万公里，检测里程不小于8万公里，观测时间3~5年。长期性能数据库是项目后续研究的基础。3.3研究内容1、路况连续检测与路面长期使用性能数据库3.3研究内容2、路面使用性能衰变规律研究基于已经建立的路面长期使用性能数据库，总结分析各种路面使用性能指标的典型衰变模式，结合国内外已有研究成果，提出定量描述路面使用性能衰变规律的模型及参数，并结合不同地区路况数据进行标定。3.3研究内容2、路面使用性能衰变规律研究基于已经建立的3.3研究内容3、路面大中修养护周期规律跟踪研究调查、跟踪现有技术条件下，各种路面结构在不同自然气候条件、交通量以及不同养护措施等因素影响下的路面大中修养护周期分布规律。依据调查数据，评价典型路面结构及养护工程措施对路面使用性能的影响，提出延长养护周期的建议。3.3研究内容3、路面大中修养护周期规律跟踪研究调查、跟3.3研究内容4、路面大中修养护设计方法研究编写《沥青路面养护设计详细数据调查手册》；开发路面养护设计数据（项目级）采集和演示平台（便携设备、采集软件，路况模拟）；基于CMES的路面损坏原因诊断技术研究；完善和修正全寿命周期费用分析经济模型；研究基于使用性能和LCCA的路面养护设计方法：成果集成、系统开发等。3.3研究内容4、路面大中修养护设计方法研究编写《沥青路3.4研究进展及阶段成果在路面长期使用性能数据库研究方面：建立了路网长期性能数据检测、管理、维护和分析的先进技术手段和工作机制；建立了大型路面长期使用性能数据库。在路面使用性能衰变规律研究方面：开发了大规模时间序列数据分析工具；预测模型的模型结构，建模与标定方法；掌握了不同路面结构、不同交通量、不同阶段的路面性能衰变速率。3.4研究进展及阶段成果在路面长期使用性能数据库研究方面3.4研究进展及阶段成果在路面大中修养护周期规律跟踪研究方面：已经完成了山东、浙江、河北、北京等省市的路面大中修养护周期调查工作，取得了近3000组调查数据。通过对10个省市近8万公里检测和历史数据的统计，初步掌握了沥青路面的大中修养护周期。3.4研究进展及阶段成果在路面大中修养护周期规律跟踪研究3.4研究进展及阶段成果在路面大中修养护设计方法方面：路面养护设计详细数据调查方法及指南，确定了路况指标量化方法、评价方法；研究了路面损坏原因诊断技术；研究了全寿命周期费用分析方法、参数取值与标定方法；构建了路面养护设计理论体系和软件平台核心模块（HMD）。3.4研究进展及阶段成果在路面大中修养护设计方法方面：3.4研究进展及阶段成果目前正在开展的研究工作：路面详细病害检测和识别技术研发；路面使用性能预测技术、寿命周期费用分析技术与路面大中修养护设计方法的集成技术研究；养护设计软件平台模块的功能完善（HMD）。3.4研究进展及阶段成果目前正在开展的研究工作：技术需求及问题养护设计新理念关键技术及研发工程验证及示范汇

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