公路技術(shù)狀況評價指標課件

1、公路技術(shù)狀況評價指標與標準同濟大學交通運輸工程學院陳長2019.38/9/20221主要內(nèi)容公路技術(shù)狀況評價概述路面使用性能評價方法公路技術(shù)狀況評價指標體系公路技術(shù)狀況評價標準8/9/20222公路技術(shù)狀況評價概述在公路管理中，對公路技術(shù)狀況進行評價是其最根本，也是最重要的一項工作。公路技術(shù)狀況評價，應建立一套客觀、科學、定量的評價方法。 好的評價方法應具有兩方面特質(zhì)：評價模型（指標體系）能準確反映設施狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集具有可操作性。8/9/20223公路技術(shù)狀況評價概述在公路技術(shù)狀況評定標準（JTG H20-2019）中，公路技術(shù)狀況評價包括對路面、路基、橋隧構(gòu)造物和沿線設施的技術(shù)狀況進行評價。

2、路面和橋隧構(gòu)造物是重點，路基和沿線設施次之。路面是重中之重。8/9/20224路面使用性能評價方法什么是路面使用性能如何選擇合適的評價指標國外的評價指標國內(nèi)的評價指標8/9/20225什么是路面使用性能路面使用性能是一個覆蓋面很寬的技術(shù)術(shù)語，泛指路面的各種技術(shù)行為。自1962年，Caray和Irick首次提出了路面使用性能（Performance）的概念以來，人們對路面使用性能的理解和認識在不斷地變遷，相應地，路面使用性能的評價方法也在不斷地變化。迄今為止，比較一致的看法是：路面的使用性能包括5個方面，即損壞狀況、行駛質(zhì)量、結(jié)構(gòu)承載能力、行駛安全性和外觀，所以，通常的路面評價方法都是根據(jù)這幾個

3、方面進行設計。8/9/20226如何選擇合適的評價指標一般而言，評價指標分為綜合性指標和單一性指標兩大類。綜合性指標是對路面使用性能的綜合測度，它可以綜合地表征路面使用性能的復雜內(nèi)涵。單一性指標是對路面使用性能諸多局部特征的具體測度，它可以采用多項指標明確地表征路面使用性能各組分的詳細情況。8/9/20227如何選擇合適的評價指標綜合性指標的優(yōu)點是能反映路面使用性能的總體狀況，指標單一，便于比較；缺點是不能確切反映使用性能局部的具體測度，不便于診斷原委和制定具有針對性的對策。單一性指標的優(yōu)缺點與綜合性指標的優(yōu)缺點正好相反，其優(yōu)點是便于診斷原委和制定針對性強的對策；缺點是分類過細，對數(shù)據(jù)采集精度

4、要求很高，不便于相互比較，不能直觀反映路面使用性能的總體狀況。根據(jù)不同的應用目的，選擇不同的指標。8/9/20228國外的評價指標 20世紀60年代初期，美國實施了AASHO道路試驗，提出了路面使用（服務）性能評價指標，建立了現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI（Present Serviceability Index）路面評價模型。PSI評價模型的建立標志著世界范圍路面使用性能評價技術(shù)研究的開始，對路面養(yǎng)護管理技術(shù)的發(fā)展有著深遠的影響。8/9/20229國外的評價指標 在隨后的20多年里，隨著檢測技術(shù)的進步、裝備水平的提高和路面管理系統(tǒng)（PMS）的深入研究及廣泛應用，許多國家（包括加拿大、英國、芬蘭、法國

5、、日本）和國際機構(gòu)（世界銀行）先后提出了不同的路面評價指標，建立了不同類型的路面評價模型。 其中包括加拿大的行駛舒適性指數(shù)（RCI）、英國的道路狀況指數(shù)（RCI）、日本的養(yǎng)護管理指數(shù)（MCI）和美國軍事機構(gòu)開發(fā)的路面狀況指數(shù)（PCI），上述路面評價模型包含了多變量模型和單參數(shù)模型。8/9/202210國外的評價指標美國：現(xiàn)時服務能力指數(shù)（PSI）日本：養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）美國軍隊：路面狀況指數(shù)（PCI）英國：道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202211現(xiàn)時服務能力指數(shù)（PSI）在世界公路管理史上，第一個路面使用性能評價模型是美國研究人員基于AASHO道路實驗近10年的觀測數(shù)據(jù)，于20世

6、紀60年代中期提出現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI。在隨后的許多年里，根據(jù)AASHO實驗結(jié)果和PSI模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)，許多國家和地區(qū)如加拿大、英國、日本等的研究部門分別建立了不同用途的路面使用性能評價模型。這些模型的共同特點是將客觀數(shù)據(jù)與標準統(tǒng)一的評價尺度建立聯(lián)系，利用統(tǒng)一的標尺評價不同的路面損壞。8/9/202212現(xiàn)時服務能力指數(shù)（PSI）現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI是AASHO道路實驗的重要研究成果之一，也是在公路養(yǎng)護管理中采用專家技術(shù)建立路面評價模型的成功范例。在建立PSI模型時候，研究人員把與公路有關、職業(yè)不同的各種評價人員，如道路建設人員、道路養(yǎng)護人員、汽車運輸人員、汽車制造人員組織一個由多人組成的

7、專家組。通過道路現(xiàn)場評價，確定每個實驗路段的專家評價結(jié)果。在進行專家調(diào)查評價的同時，道路檢測人員對實驗路段的路面損壞進行調(diào)查與檢測，隨后用數(shù)學方法建立路面損壞與專家評價結(jié)果之間的數(shù)學關系，確定相關參數(shù)，形成現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI。8/9/202213現(xiàn)時服務能力指數(shù)（PSI）現(xiàn)時服務能力指數(shù)PSI： （瀝青） （水泥） SV 輪跡處平整度離散度；C 裂縫度，m2 /1000m2；P 修補度（Patching），m2 /1000m2 ；RD 車轍深度，cm 。8/9/202214現(xiàn)時服務能力指數(shù)（PSI）模型包含了4個可變參數(shù)，即平整度、表面裂縫、路面修補度和車轍。在四個路面評價影響因素中，路面

8、裂縫與車轍占很小的比重，這二種因素的變化對PSI產(chǎn)生微小影響；相反，平整度（SV）對PSI，尤其是當SV在10以下時影響顯著。從模型參數(shù)（權(quán)重）看，PSI模型實際上是與平整度主相關的行駛舒服性模型。PSI模型反映了20世紀60年代美國公路管理的技術(shù)條件、公路部門對不同路面損壞的重視程度及研究人員的建模思路。美國研究人員將當時所能檢測到的所有指標（4項參數(shù)）與PSI建立了聯(lián)系，使PSI的評定結(jié)果能客觀地反映路面的整體技術(shù)狀況，但又無法確定哪項具體的指標導致了PSI評價結(jié)果變好或變壞。8/9/202215日本PSI： 縱向平整度標準偏差，mm；C 裂縫率，%；D 車轍深度，cm 。 日本道路協(xié)會根

9、據(jù)AASHO的 PSI建模方法，結(jié)合日本的路面損壞特點，去掉了路面修補度，將路面裂縫度換成路面裂縫率，標定了美國的PSI模型參數(shù)，形成了PSI模型，并提升為日本的道路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范指標 。養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）8/9/202216 與美國PSI相反，日本PSI模型重視路面裂縫和路面車轍，道路平整度僅占較輕的比重。日本模型反映了20世紀70年代未期日本路面的技術(shù)狀況和公路管理部門所重視的主要因素。 日本建設省土木研究所研究員在參考美國和日本PSI基礎上，研究開發(fā)了養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)MCI。與美國PSI不同，飯島等采用的專家組是由道路管理人員組成的，現(xiàn)場評價的目的也僅考慮道路平整度、路面裂

10、縫率和路面車轍對道路養(yǎng)護管理和養(yǎng)護需求的影響 。養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）8/9/202217養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)MCI： MCI 養(yǎng)護管理指數(shù)，010；C 裂縫率，%；D 車轍深度，mm； 平整度，mm 養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）8/9/202218 在日本MCI的模型中，道路平整度占很小比重，其影響效果與日本道路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范的PSI基本相似。日本MCI考慮了多種關系模型以求準確處理不同的路面狀況，同時也給應用帶來了混亂。日本的MCI模型是美國PSI建模思路的延續(xù)，但也包含了些模糊不定的創(chuàng)新意識：將路面損壞因素分離開來，用單變量構(gòu)建路面評價模型 。養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）8/9

11、/202219 橋本研究建立了單因素的行駛舒適性指數(shù)RCI，從而彌補日本MCI模型不充分反映道路平整度對道路用戶的影響。日本RCI模型是一個典型的單因素路面評價模型，缺陷是當平整度大于一定的數(shù)值時，RCI會給出不合理評價結(jié)果 。養(yǎng)護管理（控制）指數(shù)（MCI）行駛舒適性指數(shù)RCI： RCI 舒適性指數(shù)； 平整度，mm 。8/9/202220 以上模型的共同特點是，用回歸技術(shù)建立路況指標與專家評價的直接關系。實際上用專家法建模還有另一種方法，即扣分法。這種方法為美國軍隊工程研究實驗室首先采用。用扣分法建立的路面狀況評價模型PCI實際上是一種單因素非線性關系模型， PCI模型考慮了每種損壞的損壞扣分

12、和重復損壞影響。 路面狀況指數(shù)（PCI）8/9/202221 A 破損類型t（i），嚴重程度S（j）及損壞密 度D（ij）時的扣分值；i 破損類型；j 嚴重程度；p 總破損類型；m（i） 第i種破壞的損壞數(shù)量；F（t，q） 重復損壞修正系數(shù)。路面狀況指數(shù)（PCI） PCI模型的扣分值和單項重復損壞修正系數(shù)（01.0）是根據(jù)專家經(jīng)驗確定的，好處是能夠精確地計量和確定由多種損壞所導致的總體損壞程度，問題是必須準確取得不同損壞的扣分值和相關重復損壞修正系數(shù)。 8/9/202222 英國路況檢測評定規(guī)范采用基于SCANNER Surveys的道路狀況指數(shù)RCI多參數(shù)評定模型，來描述英國公路網(wǎng)的路面使用

13、性能。道路狀況指數(shù)RCI是一個綜合指數(shù)，為了計算RCI需要采用SCANNER Surveys快速檢測技術(shù)及設備檢測如下路面數(shù)據(jù)： -3m和10m縱斷面平整度的行駛質(zhì)量數(shù)據(jù)； -左右車轍深度； -路面紋理深度； -車道裂縫率（Cracking Intensity）； -輪跡處裂縫率 道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202223 英國SCANNER為上述檢測指標各規(guī)定了下限和上限2個標準值。檢測數(shù)據(jù)低于下限時表示路面完好、不需要養(yǎng)護；高于上限時表示進一步的路面損壞不會增加RCI評價結(jié)果；在下限和上限之間，RCI呈線性變化。 根據(jù)上述各項指標檢測數(shù)據(jù)，以10m為單位，分別計算各檢測指標的RCI（0-1

14、00）值，各RCI計算結(jié)果與規(guī)定的檢測指標權(quán)重（Relevance）和可信性因數(shù)（Reliability factors）相乘并累加得到10m分路段的綜合RCI 。道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202224道路狀況指數(shù)RCI： RCI 道路狀況指數(shù)；RCIi 第i類檢測指標的道路狀況指數(shù)；Wi 檢測指標權(quán)重；Fi 可信性因數(shù) 道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202225 根據(jù)綜合RCI評價結(jié)果，通過算術(shù)平均，可計算區(qū)間、路線及公路網(wǎng)的道路狀況指數(shù)RCI。根據(jù)RCI評價結(jié)果，英國路況檢測評定規(guī)范將路面使用性能劃分為綠（GREEN）、黃（AMBER）、紅（RED）三種狀態(tài)，分別代表路面使用性能完好、

15、路面有損壞需要詳細檢測、路面損壞嚴重需要立即養(yǎng)護 。道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202226 檢測指標的下限、上限、權(quán)重和可信性因數(shù)都是基于公路工程師的經(jīng)驗確定的，上述標準和參數(shù)需要定期（每年）修正，所有標準值及參數(shù)都在英國運輸部網(wǎng)站上公布。 基于SCANNER Surveys的道路狀況指數(shù)RCI是帶有明顯養(yǎng)護決策性質(zhì)的路面評價模型。在建模方法上，較前幾中方法更先進一步，基于經(jīng)驗的模型參數(shù)可方便地定期更新與維護，以滿足不斷變化的公路技術(shù)狀況評價和公路養(yǎng)護管理需要。 道路狀況指數(shù)（RCI）8/9/202227國內(nèi)的評價指標 國內(nèi)從上世紀80年代開始接觸路路面管理系統(tǒng)，在借鑒國外相關研究成果的基

16、礎上，根據(jù)我國路面特點，建立了一系列路面評價模型。我國早期建立的路面評價模型，模型結(jié)構(gòu)深受美國PSI的影響 。經(jīng)過后續(xù)不斷改進完善，形成本標準中的路面評價指標體系。8/9/202228公路技術(shù)狀況評價指標體系MQI公路技術(shù)狀況指數(shù)（Maintenance Quality Indicator）PQI 路面使用性能指數(shù)（Pavement Quality or Performance Index）SCI 路基技術(shù)狀況指數(shù)（Subgrade Condition Index）BCI 橋隧構(gòu)造物技術(shù)狀況指數(shù)（Bridge，Tunnel and Culvert Condition Index）TCI 沿線設施技術(shù)狀況指數(shù)（Traffic-facility Condition Index）8/9/202229公路技術(shù)狀況評價指標體系PCI路面損壞狀況指數(shù)（Pavemnet Surface Condition Index）RQI 路面行駛質(zhì)量指數(shù)（Riding Quality Index）RDI 路面車轍深度指數(shù)（Rutting Depth Index）SRI 路