沥青路面模型参数拟合与性能预测(优.选)

bt PCI ae -=0

b

0a N

PCI e -=沥青路面模型参数拟合与性能预测

沥青路面的使用性能评价是路面养护、经济分析及路面管理系统重要组成部分。直接影响路面的养护对策和养护资金的投入，为了在时间和空间上优化分配给定的养护预算，确定最佳的路面养护方案，[1]必须结合实际的路面技术状况进行模型参数拟合和路面使用性能的预测。按照工作大纲讨论时领导和专家们提出的：研究路面性能衰变模型难度很大，暂时数据积累不足，模型过分繁琐应用效果不一定好，模型应该尽量简单、容易建立和修改的原则进行的要求。项目组选择了负指数曲线的模型作为重点研究。

目前国内外常用的路面性能预测模型主要有： （1）现有CPMS 管理系统模型：

——折线型模型：折线型曲线就是三条首尾相连的直线，表示路面的性能指标的衰变可分为三个阶段，每个阶段都是一个直线的衰变，这是一个简化的模型，确定了这三段折线的首末端点的坐标就确定了整条曲线。 ——负指数曲线的模型： ——修正S 型曲线模型： （2）上海模型

同济大学孙立军教授及其课题组提出的模型：01exp ()PCI PCI t

βα⎧⎫⎡⎤=--⎨⎬⎢⎥⎣

⎦⎩

⎭

（3）天津模型

天津采用的路面性能预测标准模型： （4）广东模型

广东采用的路面性能预测标准模型： 5.0dy PCI e -= （5）北京模型

北京采用的路面性能预测标准模型：100ayb PCI e -=

综合以上各种模型，项目组初步选用负指数曲线模型、修正S 型曲线模型以及孙立军教授提出的模型来表征沥青路面的性能衰变趋势。为了验证选用模型的合理性，选取锦阜、锦朝、沈四、沈阳环城四条高速公路典型路段进行了分析评价。确定路面结构强度（PSSI ）、路面平整度（RQI ）、路面破损（PCI ）三个综

1max min

min 01a t

PCI PCI PCI PCI a e -=++

合指标。通过综合分析与性能模型拟合，采用负指数曲线模型对三个综合指标和裂缝率（CR ）、车辙深度（RD ）、功能性破损（LR ）、横向力系数（SFC ）四个单值触发指标进行了拟合，得到模型参数，并对未来路面技术状况进行了预测。

4.1 模型参数拟合

4.1.1 综合指标(bx e a y -⋅=模型) 4.1.1.1 路面结构强度指数PSSI

选取典型路段观测，锦阜高速右幅K96-K116，锦朝高速左幅K20-K40，沈阳环城高速右幅K20-K40，沈四高速左幅K15-K35。

项目 路面结构强度指数/PSSI

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003）

2003

95 98 — — 2004 94 98 98 97 2006 89 96 97 95 2007 86 93 96 94 2008

84 89 95 93

按照模型bx e a y -⋅=形式拟合，最优的参数如下表。 项目 路面结构强度指数拟合参数

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003） a

98.1646 101.0244 99.9281 98.0331 b 0.0257 0.0178 0.0077 0.0105 R 2 0.9810 0.7954 0.9461 0.9999

图4-1.锦阜路面结构强度指数

图4-2.锦朝路面结构强度指数

4.1.1.2 行驶质量指数RQI

选取典型路段观测，锦阜高速右幅K96-K116，锦朝高速左幅K20-K40，沈阳环城高速右幅K20-K40，沈四高速左幅K15-K35。

项目 行驶质量指数RQI

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003）

2003 96.2 95.7 — — 2004 96.2 95.4 93.9 93.2 2005 95.5 94.6 93.3 92.9 2006 94.9 94.5 92.6 91.9 2007 94.5 94.3 91.6 90.9 2008

94.0 93.7 90.1 89.0

按照模型bx e a y -⋅=形式拟合，最优的参数如下表。 项目 行驶质量指数RQI

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003） a

96.8969 96.0477 95.1164 94.7303 b 0.0050 0.0040 0.0101 0.0113 R 2

0.9616 0.9380 0.9479 0.9068

图4-5.锦阜行驶质量指数

图4-6.锦朝行驶质量指数

图4-3.沈环路面结构强度指数

图4-4.沈四路面结构强度指数

4.1.1.3 路面状况指数PCI

选取典型路段观测，锦阜高速右幅K96-K116，锦朝高速左幅K20-K40，沈阳环城高速右幅K20-K40，沈四高速左幅K15-K35。

项目 路面状况指数/PCI

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003）

2003 97.2 96.7 — — 2004 94.2 95.6 87.8 88.2 2005 91.2 94.4 85.9 86.1 2006 88.8 92.3 84.3 84.0 2007 86.8 91.3 83.3 82.9 2008

84.5 89.4 81.7 80.8

按照模型bx e a y -⋅=形式拟合，最优的参数如下表。 项目 路面状况指数拟合参数

锦阜（2002） 锦朝（2002） 沈环（2003） 沈四（2003） a

99.6174 98.5348 89.1375 89.9417 b 0.0279 0.0158 0.0175 0.0214 R 2 0.9950 0.9858 0.9887 0.9891

图4-8.沈四行驶质量指数

图4-7.沈环行驶质量指数 图4-9.锦阜路面状况指数

图4-10.锦朝路面状况指数