考慮脫空的水泥混凝土路面可拓評價

陳雄飛

（江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇靖江 214521）

考慮脫空的水泥混凝土路面可拓評價

陳雄飛

（江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇靖江 214521）

以可拓論為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，建立了水泥混凝土路面使用性能多維物元模型，考慮脫空這一結(jié)構(gòu)承載缺陷，新增多級加載彎沉軸截距這一指標，選取一組權(quán)系數(shù)對路面綜合技術(shù)性能開展可拓評價，并結(jié)合現(xiàn)場實際確定新增指標的權(quán)系數(shù)，結(jié)果表明，可拓評價方法有利于獲得真實可靠的水泥混凝土路面性能評價結(jié)果，具有良好的推廣前景。

混凝土路面，可拓評價，級別變量特征值，權(quán)系數(shù)

1 概述

為整體把握水泥混凝土路面的工作狀況，給養(yǎng)護決策提供科學的依據(jù)，需要對其技術(shù)性能開展恰當?shù)脑u價和預(yù)測。現(xiàn)行JTG H20-2007公路技術(shù)狀況評定標準（以下簡稱《評定標準》）僅以路面使用性能指數(shù)PQI（Pavement Quality Index）評價路面使用性能，未將水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)承載缺陷納入考慮，且相同評價等級路面性能的差距也無法外在量化顯示。此外，差值不大的PQI卻極有可能導(dǎo)致評價結(jié)果相差整整一級，評價有失公允。為解決上述問題，本文引入我國專家蔡文1983年提出的可拓論。

2 可拓評價方法簡介

可拓評價方法的理論基礎(chǔ)是可拓論，而可拓論的邏輯細胞則是“物元”。物元能夠同時表達事物的特征及其量值，記作R= （P，C，V）。事物的名稱P、特征C和量值V稱為物元的三要素。設(shè)P0是P的一個子集，即P0?P，對任意元素p∈P，需要我們判斷其是否屬于P0，并定量屬于P0的程度。

可拓評價的實現(xiàn)方法為如下流程:

1）建立經(jīng)典域物元和節(jié)域物元。

2）確定待評價事物的物元。

3）計算關(guān)聯(lián)函數(shù)值。

計算待評價事物各項指標關(guān)于其各水平等級的關(guān)聯(lián)函數(shù)值。關(guān)聯(lián)函數(shù)的選取與構(gòu)造是可拓評價方法的關(guān)鍵，已有多種基于不同考慮的函數(shù)形式提出，其中一種較為簡單直觀的函數(shù)形式被廣泛應(yīng)用，表述如下:

4）計算關(guān)聯(lián)度、確定事物水平等級。

3 混凝土路面使用性能的可拓評價

根據(jù)《評定標準》，水泥混凝土路面使用性能評價包含路面損壞、平整度和抗滑性能三項技術(shù)內(nèi)容。路面損壞用損壞狀況指數(shù)PCI（Pavement Condition Index）評價，路面平整度用行駛質(zhì)量指數(shù)RQI（Riding Quality Index）評價，路面抗滑性能用抗滑性能指數(shù)SRI（Skidding Resistance Index）評價;PCI在PQI中的權(quán)重為0.50，RQI在PQI中的權(quán)重為0.40，SRI在PQI中的權(quán)重為0.10。《評定標準》規(guī)定的路面使用性能評價分項指標與等級標準如表1所示。

表1 路面使用性能評價分項指標與等級標準

本文以安徽省合肥至阜陽S102潁州段為工程依托，選取其合阜方向K150+000～K151+000樁號范圍行車道路面板開展水泥混凝土路面使用性能檢測試驗，獲得其2010年的PCI，RQI與SRI，如表2所示。表2還給出了按PQI方法即“標準”方法得到的評價結(jié)果（良）。

表2 S102（K150+000～K 151+000）檢測數(shù)據(jù)及PQI評價結(jié)果

由關(guān)聯(lián)函數(shù)的計算公式計算關(guān)聯(lián)函數(shù)值，進而計算關(guān)聯(lián)度，如表3所示。

表3 關(guān)聯(lián)度計算

4 混凝土路面綜合技術(shù)性能的可拓評價

上述路面使用性能的可拓評價方法有效彌補了PQI評價方法的不足，較好反映了路面的實際情況，但是依然未將路面結(jié)構(gòu)承載缺陷納入考慮。在水泥混凝土路面若干結(jié)構(gòu)承載缺陷中，脫空將使得水泥混凝土路面失去連續(xù)、均勻的下部支承結(jié)構(gòu)，進而嚴重影響水泥混凝土路面的使用性能與疲勞壽命，故有必要重點對待。此外，當路面使用性能表面相同的情形下，板底脫空形態(tài)的不同，也將導(dǎo)致水泥混凝土路面板后續(xù)疲勞損傷、使用性能和疲勞壽命不同，進而深刻影響著養(yǎng)護對策的選用和養(yǎng)護資金的配置。

為表征脫空這一結(jié)構(gòu)承載缺陷，新增FWD多級加載試驗的“荷載—彎沉”關(guān)系曲線在彎沉值坐標軸上的截距（以下簡稱FWD截距）這一指標，結(jié)合《評定標準》規(guī)定的路面使用性能評價分項指標與等級標準，制定新增指標的等級標準。新增指標及其等級標準與路面使用性能評價分項指標及其等級標準共同構(gòu)成路面綜合技術(shù)性能評價分項指標與等級標準，如表4所示。FWD截距的單位是微米，參考《廣東省公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)指南》，當試驗得到的FWD截距大于100μm時，可按100μm取值。對S102潁州段合阜方向K150+000～K151+000樁號范圍行車道路面板開展FWD多級加載試驗，得到其平均FWD截距為57μm。FWD截距的權(quán)系數(shù)初步選取0.15，0.20，0.25，0.30，0.35和0.40，在開展水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能可拓評價的基礎(chǔ)上結(jié)合路面實際，確定新增指標FWD截距的權(quán)系數(shù)。其余評價指標的權(quán)系數(shù)比例關(guān)系不變。

表4 路面綜合技術(shù)性能評價分項指標與等級標準

利用上述可拓評價方法，得到考慮結(jié)構(gòu)承載缺陷（主要是脫空）的水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能評價結(jié)果，如表5所示。

表5 水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能可拓評價結(jié)果

事實上，由表5可見，當FWD截距的權(quán)系數(shù)為0.15，0.20，0.25和0.30時，水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能的可拓評價結(jié)果均指向“良”;而當FWD截距的權(quán)系數(shù)增加到0.35時，可拓評價結(jié)果突變?yōu)椤按巍保斎唬藭r的級別變量特征值為2.97，顯示路況實際上非常接近于“中”。因此，當新增指標權(quán)系數(shù)不小于0.35時，事實上將導(dǎo)致高估脫空對路面綜合技術(shù)性能的影響，無益于養(yǎng)護資金的合理使用。當新增指標權(quán)系數(shù)為0.3時，可拓評價結(jié)果為良，相應(yīng)的級別變量特征值為2.87，意味著該路段路面綜合技術(shù)性能為良但相當接近于中;結(jié)合路面實際情況，0.3作為新增指標的權(quán)系數(shù)能夠較為可靠地反映脫空對水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能的影響，有利于路面的科學養(yǎng)護與管理。此時，對應(yīng)的PCI的權(quán)系數(shù)為0.35，RQI的權(quán)系數(shù)為0.28，SRI的權(quán)系數(shù)為0.07。

5 結(jié)語

1）相對PQI評價方法，可拓評價方法更能反映路面的真實情況，從而有利于為路面養(yǎng)護決策提供科學的依據(jù)。2）隨著新增指標FWD截距權(quán)系數(shù)的增加，路面綜合技術(shù)性能可拓評價的級別變量特征值基本呈線性增加趨勢，脫空對水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能的影響逐漸加深。3）0.3作為新增指標的權(quán)系數(shù)，能夠較為可靠地反映脫空對水泥混凝土路面綜合技術(shù)性能的影響，有利于路面的科學養(yǎng)護與管理。

［1］JTG H20-2007，公路技術(shù)狀況評定標準［S］.

［2］JTG H10-2009，公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范［S］.

On extension evaluation of disengaging cement concrete pavement

CHEN Xiong-fei

（Yangzi Bridge Co.，Ltd in Jiangsu，Jingjiang 214521，China）

Based on the extension evaluation theory，the study adopts the field test data，establishes themulti-dimensionalmatter-elementmodel of the performance of the cement concrete pavement，selects a group ofweight coefficients to have the extension evaluation on the pavement comprehensive technical performance by considering the disengaging of the structural loading shortage and the addedmulti-grade loading bending axial intercept，identifies the weight coefficient of the additive indexes by combining with the field fact，and proves by the result that the extension evaluation method can be helpful for obtaining the reliable performance evaluation results of the cement concrete pavement，so it has better perspective in future.

concrete pavement，extension evaluation，eigenvalues of grade variables，weight coefficient

U416.216

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.046

1009-6825（2012）18-0145-02

2012-03-19

陳雄飛（1966-），男，高級工程師