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        海堤高速公路路面狀況評價指標(biāo)

        2015-02-26 11:48:41董曉勇
        交通科技 2015年3期
        關(guān)鍵詞:高速公路公路評價

        董曉勇

        (上海浦江橋隧運(yùn)營管理有限公司 上海 201804)

        海堤高速公路路面狀況評價指標(biāo)

        董曉勇

        (上海浦江橋隧運(yùn)營管理有限公司上海201804)

        摘要結(jié)合上海東海大橋連接段海堤公路路面養(yǎng)護(hù)工程,對PCI指標(biāo)不適用于評價海堤高速公路實際路面狀況的原因進(jìn)行了分析,并研究了美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價指標(biāo)和路面裂縫率指標(biāo)的適用性。研究結(jié)果表明:PCI評價結(jié)果偏高,且在日常路面養(yǎng)護(hù)管理工作中缺乏指導(dǎo)性;美國佛羅里達(dá)評價方法不適合評價海堤高速公路的路面狀況。建議在PCI指標(biāo)的基礎(chǔ)上,縮短評價單元,采用裂縫率指標(biāo)指導(dǎo)海堤高速公路日常路面評價和養(yǎng)護(hù)。

        關(guān)鍵詞海堤高速公路路面狀況評價指標(biāo)PCI裂縫率

        隨著海洋經(jīng)濟(jì)的加快發(fā)展,國內(nèi)外越來越多的疏港公路直接建設(shè)于敞口海域,如韓國的新萬金工程[1],上海東海大橋連接段海堤公路[2]、浙江溫州靈霓海堤工程[3]等。海堤公路與一般公路有明顯不同,主要有以下特點[4]:①主要沿垂直于海岸線方向布設(shè),路基兩側(cè)均臨海;②常年浸水,路基均處于潮濕狀態(tài);③所處涂面高程一般較低,有利于大波浪的形成;④路基坡腳主要體現(xiàn)為沖刷作用,容易形成深切溝槽,影響路基穩(wěn)定;⑤一般服務(wù)于港口及工業(yè)園區(qū)的貨物集疏運(yùn),交通量和交通荷載均較大;⑥海堤道路的不均勻沉降是造成海堤段路面破損嚴(yán)重的重要原因。

        上述特點使裂縫、沉陷、車轍成為海堤公路路面破損的主要形式。直接使用現(xiàn)行《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073.2-2001,以下簡稱《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》)[5]中的相關(guān)公式,所得的路面狀況指數(shù)往往與海堤高速公路實際路面狀況差別較大。因此,利用海堤高速公路的路況數(shù)據(jù),分析其路面狀況特點,研究海堤高速公路瀝青混凝土路面破損狀況的合理評價方法,對于海堤高速公路路面的養(yǎng)護(hù)與管理具有十分重要的意義。

        1PCI評價海堤高速公路路面破損狀況存在的問題

        1.1 PCI值無法反映海堤高速公路實際路面狀況

        2014年4月對上海東海大橋連接段海堤公路A線(右幅)和B線(左幅)瀝青混凝土路面進(jìn)行了路況調(diào)查,根據(jù)《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》,按照式(1)和式(2)計算路面狀況指數(shù)PCI并按表1評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級。

        PCI=100-15DR0.412

        (1)

        (2)

        式中:DR為路面綜合破損率;D為路段內(nèi)折合破損面積;Dij為第i類損壞,第j類嚴(yán)重程度的實際破損面積,如為縱、橫裂縫,其破損面積為:裂縫長度(m)×寬度0.2 m;車轍破損面積為:長度(m)×寬度0.4 m;Kij為第i類損壞,第j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

        表1 路面破損狀況標(biāo)準(zhǔn)

        計算得到東海大橋連接段海堤公路1.8 km路段的PCI值及評價等級見表2。

        表2 海堤段路面狀況評價等級

        海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出,路段不同位置路面狀況差別很大,為了更準(zhǔn)確地了解該路段的路面破損狀況,以100 m為路段單元,進(jìn)一步計算其PCI值,所得結(jié)果見圖1和圖2。

        圖1 A線各路段PCI

        圖2 B線各路段PCI

        由圖1和圖2可見,A線路段路面狀況的優(yōu)良率高達(dá)94.44%,B線路段的路面狀況相對較差,但優(yōu)良率也達(dá)到72.22%。

        從劃分路段單元后的PCI計算數(shù)據(jù)來看,海堤段路面狀況基本完好,尤其是A線優(yōu)良率高達(dá)94.44%。根據(jù)《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》要求,高速公路在滿足強(qiáng)度要求的前提下(路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)為中等以上時),若高速公路的路面狀況指數(shù)評價為優(yōu)、良,以日常養(yǎng)護(hù)為主,只需對局部破損進(jìn)行小修。

        但實際情況并非如此,根據(jù)養(yǎng)護(hù)資料,2006~2013年5月累計修補(bǔ)坑塘960 m2,瀝青路面灌縫2 100 m,其中有1/3路面坑塘和裂縫屬于重復(fù)修補(bǔ)。路況調(diào)查的結(jié)果同樣表明PCI評價等級高的路段實際存在較為嚴(yán)重的病害,例如B線K30+500~K30+600路段PCI評價為“良”,但實際上存在嚴(yán)重的裂縫、修補(bǔ)等病害。

        1.2 PCI值的計算缺乏針對性

        我國現(xiàn)行《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》在計算路面狀況指數(shù)時,將瀝青混凝土路面破損分為4大類共19種損壞類型。隨著我國高速公路路面修筑技術(shù)的不斷提高,工程質(zhì)量監(jiān)督體系的逐漸完善,高速公路瀝青混凝土路面病害一般都是以某一種或某幾種破損為主。

        吳傳海[6]的研究表明,當(dāng)綜合破損類路面的PCI值為75%時,單車道單一破損類路面的PCI值將提高10~15分。如按主、超雙車道進(jìn)行統(tǒng)計,則各類典型路面的PCI值又將比按單車道統(tǒng)計再相應(yīng)地提高約3~6分。因此,由于海堤高速公路路面破損類型較為單一,尤其破損以裂縫類為主時,即使路面處于很差的狀況,其PCI仍可能很高。

        2美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價方法

        美國佛羅里達(dá)州曾采用累加的方法對路面損壞進(jìn)行評價[7],該方法主要針對裂縫、車轍和補(bǔ)丁這3種損壞進(jìn)行綜合評價,適應(yīng)海堤公路的路面主要破壞類型,有必要研究該方法評價海堤公路路面破損狀況的可行性。

        該方法分別對3種損壞的不同損壞程度和損壞密度規(guī)定相應(yīng)的扣分值,根據(jù)路面實際的損壞情況,直接累加各損壞的扣分值即得到路面損壞狀況的評價結(jié)果F。

        3裂縫率評價方法

        PCI對海堤公路的評價結(jié)果不僅與其實際路面破損狀況存在較大差距,還無法定量反映路面破損的主要類型及其嚴(yán)重程度,不能初步推斷出路面破損的主要原因,所以在日常路面養(yǎng)護(hù)管理工作中缺乏明確指導(dǎo)性。

        不均勻沉降造成的裂縫病害是海堤公路主要的破壞形式,且裂縫率與修補(bǔ)率、沉降之間都有很好的相關(guān)性,因此可以考慮采用裂縫率評價海堤公路路面破損狀況。

        裂縫率的計算見式(3),塊狀或網(wǎng)狀裂縫直接量測其破損面積(m2),縱向或橫向裂縫測量實際長度(m)后取其計算寬度為0.2 m折算成面積。

        (3)

        式中:Ck為瀝青混凝土路面裂縫率;CA為龜裂及塊裂的總面積,m2;L為單根裂縫總長度,m;A為評價路段路面面積,m2。

        參考吳傳海[6]、曾江洪、許佳[8]等相關(guān)研究和文獻(xiàn),裂縫狀況評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

        表3 裂縫率評價標(biāo)準(zhǔn)

        4F指標(biāo)和裂縫率評價結(jié)果分析

        分別采用《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》中的PCI、美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價方法F和裂縫率作為指標(biāo)對東海大橋連接段海堤公路路面狀況進(jìn)行評級的結(jié)果見圖3。

        圖3 A線和B線各路段路面破損狀況評級

        3個評價指標(biāo)下的路面狀況優(yōu)良率見圖4。

        圖4 不同評價指標(biāo)下的路面狀況優(yōu)良率

        由圖3和圖4可見,采用佛羅里達(dá)評價方法的F作為指標(biāo)時,由于海堤高速公路存在車轍的路段車轍深度很大,而佛羅里達(dá)評價方法中對于裂縫和修補(bǔ)的扣分值相對較低,對深車轍的扣分值很高,造成得到的結(jié)果表現(xiàn)出與車轍較強(qiáng)的相關(guān)性,而不能很好反映裂縫、修補(bǔ)面積的影響。

        采用裂縫率作為評價指標(biāo)時,A線4個單元的評價結(jié)果為“中”、1個單元的評價結(jié)果為“差”。B線5個單元的評價結(jié)果為“中”、2個單元的評價結(jié)果為“次”,1個單元的評價結(jié)果為“差”。裂縫率指標(biāo)對該路段的評價結(jié)果相比PCI和F值更能反映出該路段路面破損狀況,其評價結(jié)果與實際養(yǎng)護(hù)工作過程中反映出的各單元路面破損狀況吻合,證明裂縫率作為評價指標(biāo)更為可靠。

        5結(jié)論

        (1) 海堤高速公路路面病害的特點導(dǎo)致我國路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范的PCI指標(biāo)評價結(jié)果與海堤高速公路實際路面破損狀況之間存在較大出入,PCI值偏高。美國佛羅里達(dá)評價方法對裂縫和修補(bǔ)的扣分值較低,受車轍影響過大,所以F指標(biāo)也不適合評價海堤高速公路的路面。

        (2) 海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出,路段不同位置路面狀況差別很大,十分有必要縮小評價單元,建議采用100 m為單位對路面損壞狀況進(jìn)行評價。

        (3) 由于海堤高速公路最普遍和嚴(yán)重的路面損壞類型是裂縫類病害,使用裂縫率指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)許多PCI或F值評級優(yōu)良,但裂縫嚴(yán)重的路段,評價結(jié)果也更符合養(yǎng)護(hù)工作中反映的實際路面狀況。因此,建議在根據(jù)規(guī)范使用PCI指標(biāo)的基礎(chǔ)上,采用裂縫率指標(biāo)指導(dǎo)海堤高速公路日常路面評價和養(yǎng)護(hù)。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]吳雪婷.溫州淺灘軟土工程特性及固結(jié)沉降規(guī)律研究[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué),2010.

        [4]胡永富.海堤公路建設(shè)關(guān)鍵性技術(shù)研究[D].杭州:浙江大學(xué),2012.

        [5]JTJ 073.2-2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2001.

        [6]吳傳海.高速公路瀝青混凝土路面破損狀況評價方法的缺陷及改進(jìn)[J].公路,2007(5):193-199.

        [7]孫立軍,等.道路與機(jī)場設(shè)施管理學(xué)[M].北京:人民交通出版社, 2009.

        [8]曾江洪,許佳.高速公路瀝青路面破損狀況評價方法[J].長沙理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009(2):18-22.

        Pavement Condition Evaluation Index for Sea-wall Expressway

        DongXiaoyong

        (Shanghai Pujiang Bridge and Tunnel Operations Management Ltd., Shanghai 201804, China)

        Abstract:Based on the data from a maintenance project of the sea-wall expressway on Shanghai Donghai Bridge connecting section, the reason whyPCIis not applicable for evaluating sea-wall expressway pavement condition and the applicability of American Florida State pavement condition evaluation index and crack percent index are analyzed in this paper. The study result shows thatPCIprovides a higher result rather than the actual condition and contributes less guidance to pavement daily maintenance work. American Florida State pavement condition evaluation method is neither applicable to evaluate sea-wall expressway pavement condition. It is recommended that, on the basis ofPCI, length of evaluating unit should be shortened and crack percent be used as the index for sea-wall expressway pavement condition evaluation and maintenance.

        Key words:sea-wall expressway; pavement condition evaluation index;PCI; crack percent

        收稿日期:2015-01-04

        DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.027

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