張海濤 郭本祺 付新新 梁 爽 劉 楠

(1.東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.遼寧省交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000)

針對道路與橋梁結(jié)構(gòu)破壞，往往只側(cè)重于破壞造成的危害性而忽略了破壞造成的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)損失的等價(jià)關(guān)系，結(jié)果對兩種結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生了不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。表面上看，道路破壞造成的危害程度及社會影響似乎小于橋梁破壞，因而就產(chǎn)生了對道路破壞不夠重視的觀念。實(shí)際上，道路里程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橋梁的長度，如果從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)角度來分析，道路破壞并不小于橋梁破壞的危害程度，完全可以建立兩者的等價(jià)關(guān)系，從而使施工養(yǎng)護(hù)部門重視道路破壞的維修管理。因此，研究具有一定的理論與實(shí)用價(jià)值。

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目對瀝青路面結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土梁橋結(jié)構(gòu)的評價(jià)體系進(jìn)行研究，建立兩種結(jié)構(gòu)破壞的技術(shù)經(jīng)濟(jì)相關(guān)關(guān)系，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞標(biāo)準(zhǔn)與橋梁承載能力破壞標(biāo)準(zhǔn)的等價(jià)機(jī)制，研究結(jié)果在實(shí)際工程中進(jìn)行了應(yīng)用與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，取得了比較滿意的效果。

1 道路與橋梁結(jié)構(gòu)破壞的評價(jià)體系

1.1 現(xiàn)行規(guī)范瀝青道路破壞的評價(jià)體系[1]

現(xiàn)行規(guī)范瀝青路面評價(jià)體系是根據(jù)路面現(xiàn)有的使用質(zhì)量，將路面技術(shù)狀況等級分為優(yōu)、良、中、次、差5個等級。路面綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。其中，路面使用性能指數(shù)(PQI)采用分項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)計(jì)算，數(shù)值范圍在100～0之間。

表1 路面綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 現(xiàn)行規(guī)范橋梁破壞的評價(jià)體系[2]

現(xiàn)行規(guī)范橋梁評價(jià)體系是根據(jù)橋梁各部分結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況，將橋梁技術(shù)狀況等級分為1類,2類,3類,4類,5類。橋梁綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 橋梁綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過對現(xiàn)行規(guī)范中的道路破壞與橋梁破壞評價(jià)體系的對比分析，可以看出，不論是道路破壞還是橋梁破壞，都是根據(jù)現(xiàn)役道路與橋梁所處的技術(shù)狀況，進(jìn)行各部分指標(biāo)的檢測工作，收集各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將道路與橋梁所處的技術(shù)狀況根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定級，確定道路與橋梁是否處于破壞狀態(tài)。

研究認(rèn)為，路面綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的優(yōu)、良、中、次、差5個等級與橋梁總體技術(shù)狀況評定等級中的1類,2類,3類,4類,5類具有一一對應(yīng)的關(guān)系。

2 道路與橋梁破壞的等價(jià)機(jī)制建立

2.1 評價(jià)道路與橋梁等級計(jì)算公式[3]

1)JTG H20—2007公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算公式,瀝青路面使用性能指數(shù)(PQI)按式(1)計(jì)算：

PQI=wPCIPCI+wRQIRQI+wRDIRDI+wSRISRI

(1)

2)JTG H11—2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范中的計(jì)算公式,橋梁總體技術(shù)狀況評分(Dr)按式(2)計(jì)算：

Dr=wBDBDCI+wSPSPCI+wSBSBCI

(2)

2.2 道路與橋梁綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的回歸關(guān)系

根據(jù)表1與表2的數(shù)據(jù)建立兩者之間的回歸關(guān)系。將道路綜合評價(jià)指標(biāo)與橋梁的綜合評價(jià)指標(biāo)的上限、中值及下限進(jìn)行總體擬合，得到兩者之間的回歸關(guān)系如圖1所示。

從圖1可以看出，道路綜合評價(jià)指標(biāo)與橋梁綜合評價(jià)之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，通過擬合曲線可以直觀得到道路與橋梁在評價(jià)過程中分?jǐn)?shù)越高其對應(yīng)的等級也越高，兩者之間的關(guān)系具有單調(diào)性。因此，路面綜合評價(jià)指標(biāo)與橋梁綜合評價(jià)指標(biāo)的回歸關(guān)系如式(3)所示：

PQI=-0.001 7Dr2+1.246 5Dr-2.707 4

(3)

2.3 道路與橋梁強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的回歸關(guān)系

根據(jù)JTJ 073.2—2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范中的路面強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，路面技術(shù)狀況的等級劃分結(jié)果如表3所示。根據(jù)JTG H11—2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范中的橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)和公路舊橋承載能力鑒定方法中的水泥混凝土梁橋舊橋檢算系數(shù)，橋梁承載能力的等級劃分結(jié)果如表4所示(其中，承載能力指數(shù)是橋梁實(shí)際承載力與橋梁設(shè)計(jì)承載力之比)。

表3 路面強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表4 橋梁承載能力評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)按式(4)計(jì)算：

(4)

根據(jù)表3與表4的標(biāo)準(zhǔn)得到道路與橋梁的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對應(yīng)關(guān)系如表5所示。

表5 道路與橋梁的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對應(yīng)關(guān)系

路面強(qiáng)度指數(shù)和橋梁承載能力指數(shù)關(guān)系的擬合回歸分析結(jié)果如圖2,圖3所示。

因此，高速、一級公路路面強(qiáng)度指數(shù)和橋梁承載能力指數(shù)關(guān)系的擬合方程為：

y=1.105 1x0.536 4

(5)

其他等級公路路面強(qiáng)度指數(shù)和橋梁承載能力指數(shù)關(guān)系的擬合方程為：

y=1.170 2x0.373 6

(6)

通過路面強(qiáng)度指數(shù)與橋梁承載能力指數(shù)的回歸關(guān)系分析研究，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在著一定的等價(jià)關(guān)系，即在一定程度上兩種指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果是一致的。

3 道路與橋梁破壞等價(jià)機(jī)制的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用路段概況[4-9]

應(yīng)用路段為二級公路瀝青路面，路面全長14 km，路基寬12 m，路面寬7.5 m，瀝青路面結(jié)構(gòu)為7 cm瀝青混凝土面層，18 cm水泥穩(wěn)定砂礫基層。該路段建于1996年，歷年正常養(yǎng)護(hù)，未進(jìn)行整體大修，路面破損狀況較為嚴(yán)重。該段瀝青路面的設(shè)計(jì)彎沉為35(0.01 mm)。采用貝克曼梁法(4.5 m)對上下行車道分別進(jìn)行回彈彎沉檢測，測試溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度20 ℃，測點(diǎn)間距為100 m。

3.2 等價(jià)機(jī)制的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

選用擬合方程(y=1.170 2x0.373 6)進(jìn)行等價(jià)機(jī)制的應(yīng)用，在該路段應(yīng)用的計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 等價(jià)機(jī)制應(yīng)用的計(jì)算結(jié)果

從表6可以看出，通過回歸關(guān)系的計(jì)算得到的道路與橋梁等級只有兩組計(jì)算結(jié)果存在較小的偏差，偏差結(jié)果對整條路段的總體破壞等級劃分影響很小，基本可以忽略。因此，等價(jià)機(jī)制的應(yīng)用驗(yàn)證了在瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞與橋梁承載能力破壞之間具有一定的等價(jià)關(guān)系，表明道路破壞與橋梁破壞的等價(jià)機(jī)制具有一定的科學(xué)合理性。

4 結(jié)語

1)通過道路與橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的等價(jià)機(jī)制建立與應(yīng)用，證明了兩者存在著一定的相關(guān)關(guān)系。關(guān)系的建立與應(yīng)用對公路技術(shù)部門在重視道路結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)等方面具有一定的理論與實(shí)用價(jià)值。

2)通過現(xiàn)行規(guī)范的道路與橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)回歸分析，得到了兩者的回歸關(guān)系。

a.道路與橋梁綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

PQI=-0.001 7Dr2+1.246 5Dr-2.707 4。

b.道路與橋梁強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

y=1.105 1x0.536 4(Expressway)。

y=1.170 2x0.373 6(Other highways)。

3)通過等價(jià)機(jī)制的應(yīng)用與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，說明兩者的回歸關(guān)系是可行的，回歸關(guān)系的應(yīng)用取得了比較滿意的效果，具有一定的科學(xué)合理性。