淺析路況指數(shù)PCI中車轍換算系數(shù)存在的不足

李 衛(wèi) 孔令云

0 引言

對(duì)于瀝青路面狀況指數(shù)PCI計(jì)算過程中車轍換算系數(shù)K的取值,我國(guó)“公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范”[1]規(guī)定以25 mm為界限分級(jí)指標(biāo),大于25 mm的取1,小于25 mm的取0.4;同濟(jì)大學(xué)李立寒等[2]提出的K的分級(jí)指標(biāo)及其界限為0.2(2 mm～15 mm),0.4(15 mm～25 mm),1(＞25 mm);美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)[3,4]對(duì)車轍嚴(yán)重程度劃分為三級(jí)：6 mm～13 mm(L),13 mm～25 mm(M),大于25 mm(H),其關(guān)于車轍換算系數(shù)的取值方法比較復(fù)雜,不僅考慮車轍的嚴(yán)重程度,還考慮車轍的密度,即 K=f(嚴(yán)重程度,密度),密度=(發(fā)生某一嚴(yán)重程度車轍的長(zhǎng)度/調(diào)查路段長(zhǎng))×100%,且對(duì)于瀝青路面、水泥路面以及機(jī)場(chǎng)路分別有各自不同的車轍換算系數(shù)計(jì)算公式。

本文根據(jù)重慶長(zhǎng)萬高速公路的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)際路面破損狀況,探討不同取值方法與實(shí)際路面的一致性,并尋求能真實(shí)反映路面破損狀況的車轍換算系數(shù)的確定方法。

1 現(xiàn)場(chǎng)車轍測(cè)量

長(zhǎng)萬路指的是重慶長(zhǎng)壽—萬州的高速公路,其路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面,通車于2003年12月,在通車后的三年內(nèi),除個(gè)別長(zhǎng)上坡路段外,其整體路況良好,表1是通車三年內(nèi)車轍跟蹤測(cè)量的結(jié)果。

表1 實(shí)測(cè)車轍深度匯總表 mm

2 現(xiàn)有車轍換算系數(shù)計(jì)算方法分析

車轍換算系數(shù)主要有我國(guó)養(yǎng)護(hù)規(guī)范的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(方法一)、同濟(jì)大學(xué)李立寒等[2]提出的方法(方法三)、ASTM[3](方法四)三種,在探討過程中,結(jié)合實(shí)例中車轍較小的情況,考慮了車轍的換算系數(shù)為0的情況(方法二)。

根據(jù)對(duì)實(shí)體工程跟蹤三年所觀測(cè)的結(jié)果,按照養(yǎng)護(hù)規(guī)范[1]中的計(jì)算公式采用上述方法分別進(jìn)行了PCI的計(jì)算,結(jié)果見表2。

表2 不同車轍換算系數(shù)條件下PCI指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果

根據(jù)路面破損情況,可將路面質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級(jí)[1],評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3 路面破損狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由表2,表3可以看出,不同方法計(jì)算得到的PCI值各不相同,差別較大：根據(jù)方法一的結(jié)果,三個(gè)路段的破損狀況等級(jí)均為中;方法二的結(jié)果,三個(gè)路段均為優(yōu);方法三,其路況等級(jí)要么為“良”級(jí)的下限,要么為“優(yōu)”級(jí)的上限;方法四,其路段等級(jí)要么為優(yōu)的上邊緣,要么為中。可見,在PCI計(jì)算過程中,車轍換算系數(shù)的選擇對(duì)計(jì)算結(jié)果有著非常重大的影響,選擇了不合理的車轍換算系數(shù)將可能導(dǎo)致公路管理者作出不正確的判斷。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況看,以上四種方法的結(jié)果均不能較好地與現(xiàn)場(chǎng)情況吻合。其主要原因是：

方法一對(duì)于深度不大于25 mm的車轍未作進(jìn)一步的劃分,車轍深度為1 mm與24 mm的換算系數(shù)是一樣的,即路面僅發(fā)生車轍時(shí),車轍深度為1 mm時(shí)其PCI指標(biāo)為62.7,車轍深度為24 mm時(shí)其PCI指標(biāo)仍為62.7,這已經(jīng)明顯不合理,而根據(jù)養(yǎng)護(hù)規(guī)范可知,當(dāng)PCI指標(biāo)為中時(shí),須對(duì)路段進(jìn)行罩面工作,對(duì)僅發(fā)生1 mm車轍的路段顯然更不合適;

方法二的實(shí)質(zhì)是,將研究路段已出現(xiàn)的車轍的深度認(rèn)為屬于不考慮的范圍內(nèi),根據(jù)實(shí)際情況,也是不符合實(shí)際路況的;

方法三雖然對(duì)車轍進(jìn)行了進(jìn)一步的劃分,但是,劃分區(qū)間較大,與實(shí)際路況不能很好的吻合;

方法四為ASTM中的方法,此處僅借用了其換算系數(shù)的確定方法,在該方法中,其PCI指標(biāo)的計(jì)算與我國(guó)的不完全一致,這也許是導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況不合的主要原因。

3 合理確定瀝青路面PCI計(jì)算中車轍換算系數(shù)需考慮的因素

目前車轍換算系數(shù)的確定,主要是基于車轍區(qū)間的劃分、不同區(qū)間內(nèi)的不同換算系數(shù)兩個(gè)方面,盡管ASTM中對(duì)同一區(qū)間內(nèi)的換算系數(shù)采用的換算系數(shù)曲線(見圖1),不同于其他方法的確定值,但是,采用該方法得到的計(jì)算結(jié)果與其他方法一樣,仍不能與實(shí)際情況很好的相一致。可見,對(duì)車轍深度進(jìn)行區(qū)間劃分、對(duì)同一區(qū)間采用同一換算系數(shù)是導(dǎo)致PCI計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況不合的主要原因。

實(shí)際上,在汽車荷載的重復(fù)作用下,瀝青路面的車轍深度變化是連續(xù)的,采用連續(xù)函數(shù)來表述車轍深度與換算系數(shù)之間的關(guān)系更符合實(shí)際,更為合理。

關(guān)于車轍深度的思考：當(dāng)車轍深度較小時(shí),其對(duì)交通安全的影響非常小甚至可以不考慮,而當(dāng)車轍深度發(fā)展到一定程度時(shí),其影響會(huì)迅速增加;在確定車轍換算系數(shù)時(shí),對(duì)車轍深度的劃分,若采用區(qū)間劃分法,對(duì)上述方法的缺陷則無法避免。因此,在進(jìn)行PCI計(jì)算時(shí),關(guān)于車轍的換算系數(shù),可考慮為連續(xù)函數(shù)或分段連續(xù)函數(shù),具體的方程形式、方程參數(shù),需通過實(shí)體工程對(duì)比確定。

4 結(jié)語(yǔ)

PCI指標(biāo)是路面管理部門指定公路養(yǎng)護(hù)決策的重要依據(jù),其數(shù)值的大小將直接影響選擇的養(yǎng)護(hù)方案。現(xiàn)有的車轍換算系數(shù)存在明顯不足之處,使得根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)計(jì)算得出的PCI指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況嚴(yán)重不符。在后續(xù)的研究中,應(yīng)結(jié)合實(shí)體工程,

提出能反映現(xiàn)場(chǎng)情況的換算公式。

[1] JTJ 073.2-2001∶10-16,公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 李立寒,黃天元,王國(guó)培,等.瀝青路面破損程度分級(jí)與破損換算系數(shù)取值的探討[J].公路交通科技,2005,22(9)：40-43.

[3] ASTM D6433,Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys[S].

[4] ASTM D5340,Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys[S].

[5] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社,2001：349-350.

[6] 劉國(guó)鋒.廣韶瀝青路面高溫車轍及其影響因素分析[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.

[7] SHRP-A-415.Pavement Deformation Response of Asphalt Aggregate Mixes.

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