高速公路沥青路面早期性能评价模型

针对沥青路面早期破坏现象,结合京秦(北京-秦皇岛)高速公路及河北省部分高速公路连续几年路面调查数据,提出了基于预防性养护的评价模型.该模型以路面裂缝、车辙、破损、平整度、抗滑性和结构强度作为评价内容,以路面早期性能指数作为综合评价指标,给出了路面预防性养护单项指标裂缝率指数、车辙深度指数、道路行驶质量指数、路面状况指数(除去裂缝和车辙)、路面抗滑性能指数和路面结构强度指数的预防性养护范围,并确定了各单项指标在综合指标中所占权重.该模型已在京秦高速公路养护工作中进行了验证.结果表明,该模型能较为准确地预测沥青路面的早期性能,当评价指标为75～90分时,应采取路面预防性养护措施.     

以地表沉降量作为沥青路面破损控制标准的研究

按照现行的规范,沥青路面破损状况指数PCI(Pavement Condition Index)是根据路面破损情况,将路面质量分为优、良、中、次、差5个等级来对路面状况进行评价的,是对已经出现破损的路面进行质量评价的方法,属事后调查,破损面积均以实际量测数据来计算.而预测城市地铁浅埋暗挖车站施工对沥青路面造成破损的状况属事前预测,因此破损面积需要通过理论计算获得.另外,规范中制订的路面破损状况评价标准也可以作为城市地铁车站浅埋暗挖施工造成沥青路面破损的控制标准.本文采用PECK理论模拟计算地铁车站暗挖施工导致沥青路面的破损,建立风险事件导致的地表最大沉降值与路面状况指数PCI之间的数值关系,作为沥青路面破损控制的标准.     

基于PCA-IPSO-RBF神经网络的沥青路面破损状况预测

针对现有路面破损状况评价指数较为单一且无法准确预测路面实际破损发展趋势的问题，为探究路面使用指标、路面性能指标和路面环境指标对路面破损状况的影响，提出基于改进粒子群优化(IPSO)与径向基(RBF)神经网络耦合的沥青路面破损预测模型.首先，利用灰色关联分析和主成分分析(PCA)筛选出主要影响因子；然后，通过改进粒子群惯性权重因子，调整粒子全局和局部寻优能力，并利用IPSO算法训练RBF模型中的参数；最后，以主成分分析降维后数据为输入，建立路面破损状况的IPSO-RBF神经网络预测模型.实例研究表明，PCA-IPSO-RBF神经网络预测模型预测平均绝对误差为0.841 6.因此，针对复杂非线性路面破损状况预测问题，该模型能够准确预测沥青路面破损状况，为路面养护决策提供有力支持.     

基于新型检测指标的沥青路面综合性能评定

本文针对传统路面使用性能评价方法不足现状,考虑运用特尔菲方法确定各指标的权重系数,并在原有评价指标[即路面破损状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、车辙深度(RD)、结构强度系数(SSI)、路面抗滑性能指数(SRI)基础上纳入外观综合评价指数(SEI)],形成更为完整的综合评价体系。建立特尔菲—理想点法路面使用性能评价模型,并对高速公路沥青路面使用性能数据进行分析计算,结果充分验证了新设指标(SEI)的合理性。本文对沥青路面综合性能评定的研究具有一定意义。     

就地热再生技术在湖南省的适用性研究

为了研究就地热再生技术在湖南省高速公路沥青路面养护工程中的适用性,依托衡大高速公路,通过对旧路面沥青混合料的沥青和集料进行试验分析,分析旧沥青三大指标的变化情况,并通过掺入不同比例的再生剂进行性能试验,确定再生剂的用量;通过对旧集料进行筛分试验,分析旧集料的碎化情况。基于连续两年跟踪观测,从路面抗车辙能力、破损状况、抗滑性能和行驶质量四个方面评价就地热再生的养护效果。     

现场热再生技术在湖南省的适用性研究

为了研究现场热再生技术在湖南省高速公路沥青路面养护工程中的适用性,通过对衡大高速公路旧路面沥青混合料的沥青和集料进行试验分析,分析旧沥青三大指标的变化情况,并通过掺入不同比例的再生剂进行性能试验,确定再生剂的用量;通过对旧集料进行筛分试验,分析旧集料的碎化情况。基于连续两年跟踪观测,从路面抗车辙能力、破损状况、抗滑性能和行驶质量四个方面评价现场热再生的养护效果。     

基于特尔菲-理想点法沥青路面使用性能评价

针对传统路面使用性能评价方法对高等级路面区分效果不明显,主观性强以及智能算法确定参数繁琐等不足,选取路面破损状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、结构强度系数(SSI)、路面抗滑性能指数(SRI)、车辙深度(RD)作为评价指标,通过特尔菲方法确定各指标的权重系数,建立特尔菲-理想点法路面使用性能评价模型.利用该方法对高速公路沥青路面使用性能数据进行分析计算,其结果与实际判别结果一致,从而验证了该方法的可行性.该方法大大降低了权重确定的主观性,并具有适用性强、原理简单、计算简便等特点.     

高速公路小修保养工程量的预测模型

为了科学合理地预测高速公路小修保养工程数量,分析了影响高速公路小修保养工程量的主要因素,提出了基于Matlab的BP神经网络高速公路小修保养工程量预测方法;以沥青路面年小修保养工程量历史统计数据为样本,将路面质量等级评分值、路面使用性能指数、年均日交通量、年均日重车量、计算使用年限、年均降雨量、年平均温差、路面厚度、路面宽度确定为影响沥青路面小修保养工程量的量化指标,建立了预测沥青路面小修保养工程量的多元非线性模型;以调研路段沥青路面实际破损维修数量为样本,分别用BP神经网络模型和多元线性回归模型进行预测分析。研究结果表明：将预测结果与实际维修量数据进行比较,BP神经网络模型预测误差为5%,多元线性回归模型预测误差为14%,说明BP神经网络模型是预测高速公路沥青路面小修保养工程量的一种较为合理可行的方法。     

基于Logistic回归的沥青路面破损状况量化评价

为减小不同评价等级对沥青路面破损状况评价结果的随机误差,构建广义有序Logistic回归模型,以各解释变量的回归系数替代各评价指标的权重,依据因变量不同类别的概率大小排序来确定路面破损状况评价等级。回归结果表明:模型模拟效果较好;在龟裂、块状裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、沉陷、车辙、波浪拥包、松散、坑槽、泛油、修补等11个解释变量中,沉陷和波浪拥包对路面破损的影响程度最大;沉陷、车辙、波浪拥包3个解释变量均违背了平行线假设,随着评价等级恶劣程度的加深,它们对路面破损的影响程度有所增加。应用案例表明,此回归模型所判定的路面破损状况等级,与采用现行规范方法评价的结果一致,同时可有效排除人为主观因素的影响,减小随机误差。     

湖南省高速公路路面使用性能衰变模型

为科学掌握高速公路路面使用性能衰变规律,合理预测大修年限,以已积累的湖南省连续10 a近1 000 km高速公路路面使用性能数据为基础,分析得到湖南省高速公路路面损坏状况指数和路面行驶质量指数大致呈反"S"型曲线规律衰减。基于此,提出能够描述衰变模式的余弦函数路面使用性能衰变模型,并研究模型参数的数学与物理意义。研究结果表明:模型参数?与路面大修年限具有良好的一致性;将余弦函数路面使用性能衰变模型用于评价高速公路路面损坏状况以及路面行驶质量,并对其进行拟合,拟合得到的大修年限与实际大修年限基本吻合,验证了该模型的有效性和实用性。     

基于使用性能的钢桥面铺装环氧沥青混凝土设计

针对钢桥面铺装环氧沥青混凝土使用中出现的问题,分析了现有设计理论和方法的不足,采用改进的密断级配CAVF方法来提高环氧沥青混凝土的抗滑性能;基于断裂力学和能量法原理,提出以冲击韧性作为环氧沥青混凝土疲劳性能的评价指标,采用剩余劲度模量比来反映环氧沥青混凝土的疲劳性能,并通过试验建立起冲击韧性和剩余劲度模量比之间的关系.研究结果表明:采用CAVF方法设计的环氧沥青混凝土的抗滑性能明显改善;冲击韧性和疲劳性能之间有良好的线性相关性,采用冲击韧性能够有效地评价环氧沥青混凝土的疲劳性能.     

基于正交试验设计的浇筑式沥青混凝土配合比研究

<正>交试验设计是一种高效率且比较经济的试验设计方法.正交试验是根据正交性从全面试验中挑选出部分具有代表性的点进行试验,这些点具备了"均匀分散,齐整可比"的特点,因而得到了广泛应用.采用正交试验设计方法,对浇筑式沥青混凝土材料进行了配合比设计,分析了级配指数、填料用量和沥青用量对浇筑式沥青混凝土稳定度和流值的影响.通过极差分析,研究级配指数、填料用量和沥青用量对浇筑式沥青混凝土稳定度和流值影响作用顺序,以期为沥青混凝土配合比设计提供理论依据和参考.     

沥青混凝土断裂性能模拟研究

沥青混凝土开裂是沥青路面的主要病害之一。采用标准半圆形弯曲梁(SCB)试验及有限元模拟对沥青混凝土断裂机理进行研究。结合内聚力单元法与随机骨料建模技术对沥青混凝土断裂行为进行模拟仿真,通过生成随机骨料模型,探究骨料随机分布对沥青混凝土断裂行为的影响。结果表明:该模拟方法考虑了骨料对裂缝扩展的影响,能够有效地预测沥青混凝土的断裂行为,对沥青路面设计具有指导意义。     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层应力分析

为了研究多孔混凝土基层沥青路面的结构设计方法,通过三维有限元数值分析方法,建立多孔混凝土基层缩缝处沥青路面的三维有限元模型,分析多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的荷载应力、温度应力、荷载与温度耦合作用下的耦合应力。结果表明:基层缩缝处沥青面层底面荷载主应力多为压应力值,但其剪应力在接缝处出现峰值;在温度作用下,沥青面层应力峰值点的位置在基层缩缝中点处沥青面层的底面及表面;荷载和温度耦合作用下基层缩缝中点处沥青面层底面的第一主应力介于荷载应力和温度应力之间。     

环氧沥青混凝土性能研究

通过对环氧沥青混凝土各方面力学性能的试验研究发现,环氧沥青混凝土具有优良的力学性能而且在低温条件下仍具有很好的变形能力,其强度是普通沥青混凝土或其他桥面铺装用的沥青混合料（SMA、浇注式沥青混凝土）的7－8倍,其温度变形系数接近钢板,因此,环氧沥青混凝土作为钢桥面铺装材料较之其他种类材料具有很大的优越性。     

钢渣沥青混凝土耐久性室内试验研究

钢渣体积安定性不良且变异性大,当钢渣作为集料用于沥青混凝土时,存在体积稳定性不足和耐久性不明风险,长期服役过程中可产生体积膨胀甚至开裂,严重制约了其在道路建筑领域中的大规模应用。通过游离氧化钙含量、浸水膨胀率及集料压蒸试验检测了不同产地钢渣的体积稳定性,提出了钢渣集料体积安定性快速评价方法与控制指标。利用马歇尔试件和圆形切片试件的长期高温浸水试验分析了钢渣沥青混合料的体积稳定性能,并采用长期浸水后间接拉伸强度、回弹模量、疲劳寿命及车辙永久变形综合评价钢渣沥青混凝土力学性能的耐久性。结果表明：钢渣集料压蒸试验条件较为苛刻,可快速检测体积安定性,其胀裂粉化率宜不大于5%。在长期高温浸水条件下,沥青膜无法阻止水分侵入到钢渣集料内部,导致其沥青混凝土产生体积膨胀和性能衰减。钢渣沥青混凝土圆形切片试件能很好地反映出鼓包、裂纹的产生与演化过程。通过玄武岩沥青混凝土作为基准进行对比分析,提出了基于力学性能的钢渣沥青混凝土耐久性控制基准。     

旧水泥混凝土路面处治方案决策模型

建立了基于改进标度的层次分析法与模糊综合评价法相结合的路面综合处治方案决策模型,根据路面损坏程度,从工程造价、施工速度、旧面板材料利用率、解决反射裂缝、目标使用寿命、对周边环境和沿线附属设施影响七个方面进行路面处治方案的决策,最终确定对旧水泥混凝土路面碎石化后加铺沥青混凝土面层是适合本工程的最优方案.     

应用加权密切值法评价基质沥青抗老化性能

对3种中国基质沥青和1种进口基质沥青进行旋转薄膜加热试验（RTFOT）,测试了试验前后沥青的各项性能指标。利用加权密切值法将沥青老化前后质量损失、残留针入度比、残留延度比、软化点增量、粘度比和老化指数等6项评价指标转化为最优密切值这一单项评价指标,同时考虑了各指标的可靠性和有效性的不同,并赋予不同的权重值。试验结果表明：该方法有效克服了采用多种评价指标得到不一致甚至相互矛盾的结果的缺点;评价过程简便易行,评价结果与验证试验结果具有良好的一致性,是选出抗老化性能较好的沥青的一种有效方法。     

基于计算机层析识别的沥青混合料有限元模型

应用数字图像处理技术，结合有限元建模方法，建立了包舍集料、空隙和胶浆在内的沥青混合料有限元模型，并模拟研究了沥青混合料劈裂试验过程中，由于空隙分布、加载方向以及集料与胶浆模量比等指标的变化对沥青混合料内部微观力学特性的影响，发现沥青混合料中空隙与集料颗料的分布对最大拉应力分布有很大影响，集料与胶浆模量比的变化则只影响最大拉应力值的大小而不影响其出现的位置。结果表明，该方法可进一步推广应用于不同条件下沥青混合料微观力学响应仿真。     

旧水泥路面沥青加铺改造中弯沉指标研究

使用有限元方法建立旧水泥混凝土路面模型,采用弹簧单元模拟水泥路面接缝处荷载传递性能,分析了接缝两侧水泥混凝土板的弯沉差和平均弯沉随弹簧单元弹性系数的变化规律.在此基础上,建立水泥路面沥青加铺层模型.计算发现,沥青加铺层底部在原水泥路面接缝处存在剪应力集中现象,进而分析了旧水泥路面接缝处沥青加铺层底部的剪应力随弯沉差的变化规律.根据莫尔-库仑强度理论,以沥青加铺层底部的剪应力不大于其容许剪切强度为判断标准,提出旧水泥混凝土路面的弯沉差指标.此指标在旧水泥路面沥青加铺改造时可作为评价接缝传荷能力的参考依据.