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原文传递重庆市国省干线公路交通特征与路面使用性能衰变模型

论文题名：	重庆市国省干线公路交通特征与路面使用性能衰变模型
关键词：	公路路面;使用性能;衰变模型;交通特征
摘要：	为提高公路养护水平和养护质量，优化养护策略，本文依托重庆全市136个交通调查站、80个超载超限检测站、136段路况检测数据、89段路面养护设计方案，从2013年10月～2015年12月的统计资料，在分析干线公路病害特征及其主要影响因素的基础上，对干线公路整体交通分布特征、重载交通路面使用寿命预估及路面衰变规律进行系统研究。　　首先，借鉴单因素分析的思想，依据环境差异与交通等级划分路段，在此基础上阐述环境、荷载、路面结构类型及施工变异性对路面病害的影响。结果表明:荷载水平不同，路面病害类型及特征也不尽相同:轻交通路段以裂缝类病害为主，约占路段总数的60～70％;中等交通及以上路段病害主要为灌缝、龟裂与修补类，约占90％。干线公路面层厚度主要集中为9cm、10cm，整体偏薄的路面结构是缩短路面寿命的主要因素之一，当面层厚度≤9cm时，通车1～5年便出现大面积的早期破坏;当面层厚度＞ 9cm时，路面使用年限普遍维持在3～8年。　　其次，从车型谱参数、交通量分布参数及轴载谱参数三个方面，研究干线公路交通量及重载的整体分布状况、区域分布特征及随时间参数的变化规律。结果表明:干线公路重车分布系数主要集中在10％～50％之间，车型主要以2轴(单轴双轮)、3轴(双联轴双轮)、4轴车(三联轴双轮)为主，且车型分布具有地区差异性:Ⅰ区、Ⅳ区主要以2轴U12型货车、4轴U113型货车为主，Ⅱ区、Ⅲ区干线公路U12型货车比例高达30％～60％。货车超限率主要集中在0～30％，约40～80％的路段存在不同程度的超限问题，单轴超载率主要集中在30％～90％之间，超载超限问题普遍且严重。　　再者，以沥青层底弯拉应变为指标，计算考虑重载折减的路面沥青层疲劳寿命，并进一步换算累计当量轴次，预估路面使用寿命。结果表明:随轴载增大，沥青路面的疲劳寿命随轴载增加呈负幂函数关系，当轴载由120KN增至160KN时，轴载每增加20KN，疲劳寿命次数约折减20％;当轴载增加至300KN时，路面疲劳寿命折减97％。考虑重载交通折减之后，干线公路设计期内能承受的当量轴载累计作用次数约2.0×107～4.5×107。通过对比发现约存在7％的路段通车不足一年换算轴次就超过疲劳作用次数;干线公路的使用寿命主要集中在2～3年，仅约15％的路段使用年限可以超5年。　　最后，以重庆市干线公路路况普查数据为依托，建立路面使用性能衰变模型，并对模型参数进行重新标定。由于PCI时间序列，采用“空间代时间”的方法对数据进行延拓。结果表明:随β或α的增大，PCI衰减速率逐渐加快。当β＜0.04或α＜0.1时，PCI初期衰减的十分缓慢，这种情况在实际工程中极为少见;当β＞2.0或α＞1.0时，PCI下降速率太快。所以，α、β参数的取值分别在0.1～1.0，0.04～0.20之间变化。衰变曲线与一个三维数组(α、β、γ)一一对应，模型参数数学物理意义明确，模型可移植性强，预测精度在8％之内，拟合相似度高，能够较好地拟合不同地区、不同交通等级或基层类型的路面使用性能衰变规律，可为养护决策提供参考。
作者：	赵桂香
专业：	交通运输工程
导师：	邹晓翎;唐伯明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016