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路面使用性能综合评价的研究成果

【摘要】:在沙漠公路路面使用性能评价中,所用的路面使用性能评价指标就是上述六个,目前尚处于探索阶段,有理由认为可能存在没有被用到但很关键的指标,因此,进行灰色理论分析是可行的。在沙漠公路路用性能评价中,评价指标越不均衡,用规范评价方法得出的结果越不可靠。表6-38 阿和沙漠公路路面性能综合评价结果

采用以下六个指标作为评价指标体系:路面破损指标、路面行驶舒适性、路面强度系数、路面行驶安全性指标、沙基稳定性指标、交通轴载。

路面破损状况指标(PCI)是通过测定沥青路面各类破损的数量和体积,计算路面破损率及裂缝率等,供路面质量管理与验收、建立路面管理系统和决定路面维修方案时使用。

路面行驶舒适性,以3 m直尺的方式测得的,是以每100 m为一个计算区间,一个检测路段有若干个计算区间,由测定值得到各计算区间的平整度后,如何评定该检测路段的平整度,由施工及验收规范规定。

路面强度系数(SSI)是路面设计弯沉与代表弯沉的比值,以此来判断道路的结构强度,其值越大越好。

行驶安全性是以路面摩擦系数判断,选用BPN指标,以摆式摩擦系数测定仪测定沥青路面的抗滑值,用以评定路面在潮湿状态下的抗滑能力。

以上四指标均在规范中出现,由于沙漠公路环境、水文地质条件、路面结构等较一般公路不同,因此,在此引入沉降量与交通轴载两指标。

沉降量是评价沙基稳定性的指标,路面沉降量观测这一试验,在交通行业各规范中均查不到,却是一个重要的检测方法。特别在以风积沙作为路基垫层的沙漠公路中,对沉降量进行分析可以判断沙基的优劣程度。

交通轴载指标(N)是标准轴载当量轴次,将各种车辆非标准轴载作用次数换算为标准轴载作用次数,分析标准轴载对路面结构的损坏作用。

灰色理论是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。传统的系统理论,大部研究那些信息比较充分的系统。对一些信息比较贫乏的系统。利用黑箱理论,也取得了较为成功的经验。但是,对一些内部信息部分确知、部分信息不确知的系统,却研究得很不充分。这一空白区便成为灰色系统理论的诞生地。在沙漠公路路面使用性能评价中,所用的路面使用性能评价指标就是上述六个,目前尚处于探索阶段,有理由认为可能存在没有被用到但很关键的指标,因此,进行灰色理论分析是可行的。

通过比较分析,选用灰色系统理论的三角白化权函数的灰色评估方法建立评价体系,见表6-35。

通过表6 35可以看出,沉降量阈值优劣等级与其余5个指标是反向的,在这里需进行阈值同向化处理,对沉降量范围区间取倒数,将6个分指标的优劣等级取值同向化,见表6 36。

表6-35 沙漠公路路面性能评价指标等级

表6-36 阈值同向化处理后的各评价指标等级划分

三角白化权函数的表达式为:

式中,λkj=(x kj+x k+1j)/2为指标x j(j=1,2,…,6,分别代表x 1,x 2,…,x 6六个分指标),关于k灰类的临界值(k=1,2,…,5,分别代表差、次、中、良、优5个灰类);为指标x j关于k灰类的阈值。

对指标x j(j=1,2,…,6)的任一观测值x,由式(6-9)可得出其关于灰类k(k=1,2,…,5)的隶属度函数f kj(x)表达式。

对分指标定性分析,表6-37给出了各指标取数域的延拓值和k灰类的临界值

表6-37 分指标取数域延拓值及灰类临界值

将表6-37的具体数值代入式(6-9),可计算出分项指标x j的1个检测值x对于“优、良、中、次、差”5个评价等级的白化隶属函数值。

对于分项指标x j检测值x,关于5个评价等级k的分类系数为

判断分项指标x j属于等级k*

对于沥青路面使用质量,关于5个评价等级k的综合分类系数为σk HN

式中 η——指标j在综合聚类中的权重

,判断其质量属于等级k*

对于分项指标x j,检测值x分类系数向量

系数向量σj的熵为

沙漠公路路用性能在使用过程中分指标的衰减是不均衡的,有的指标衰减的幅度较大,有的则较小。在沙漠公路路用性能评价中,评价指标越不均衡,用规范评价方法得出的结果越不可靠。通过增加评价指标因子、合理分配各因子的权重、客观评价沙漠公路的路用性能,将阿和沙漠公路的实测数据代入计算,得到阿和沙漠公路路用性能评价结果,见表6-38。

表6-38 阿和沙漠公路路面性能综合评价结果