唐一菲

湖南省高速公路集團有限公司懷化管理處 懷化 418000

0 引言

任何事物的發(fā)展變化都有一定的規(guī)律，通過長期的跟蹤觀測、試驗和研究，在累積了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的前提下，運用一定的數(shù)學(xué)物理知識便可探究其規(guī)律，建立模型，運用求得的模型便可預(yù)知其發(fā)展變化趨勢，以便采取科學(xué)合理的應(yīng)對措施。因此，研究湖南高速公路典型路面結(jié)構(gòu)的中長期性能，就是要通過對湖南省高速公路典型路面結(jié)構(gòu)的長期跟蹤觀測數(shù)據(jù)進行深入挖掘，尋找其規(guī)律，建立符合工程實際的衰變模型。

1 路面性能數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

路面使用性能數(shù)據(jù)的是按照《公路技術(shù)狀況評定標準》規(guī)定的采集頻率和數(shù)據(jù)要求進行采集的。路面性能以公里為單位進行評價，因此路面使用性能預(yù)測樣本數(shù)據(jù)的最小單元為公里。首先將采集的路面性能檢測數(shù)據(jù)按照路段劃分進行歸類，剔除掉離散性太大的性能數(shù)據(jù)，然后對樣本數(shù)據(jù)進行平均化處理。對各典型路面結(jié)構(gòu)歷年的養(yǎng)護維修記錄（特別是大中修記錄）進行統(tǒng)計，分別統(tǒng)計未維修路面的性能以及采取了各種養(yǎng)護對策后的路面性能數(shù)據(jù)PCI、RQI，以便研究各典型路面結(jié)構(gòu)的原始衰變規(guī)律以及不同處治對策對路面性能衰變規(guī)律的影響。

根據(jù)湖南省高速公路往年路況檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)不同路面結(jié)構(gòu)、不同交通量下路面使用性能指標的衰減幅度并不相同，所以本文提出的預(yù)測模型應(yīng)該是一個參數(shù)不同的模型族，不同的模型參數(shù)適合于不同的典型性路段。

2 路面使用性能衰變模型的提出

2.1 衰變模型表達式

根據(jù)現(xiàn)有的路面使用性能衰變模型研究成果，結(jié)合湖南省高速工程實際，提出了一種基于余弦函數(shù)的路面性能衰變模型如式（1）所示。

式中：PPI為路面性能指數(shù)（PCI、RQI）；PPI0為初始性能指數(shù)；t為路齡。為相關(guān)參數(shù)，參數(shù)通過對歷年路況檢測數(shù)據(jù)線型回歸求得。

t為路面使用年限，實際上對于高速公路而言，路面使用性能不可能衰減到0?！豆佛B(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》規(guī)定PCI或者RQI衰減到80以下時就應(yīng)該采取大修或改建措施。該模型無論、t如何變化PPI始終在PPI0～0之間變化。

圖1 典型路面使用性能衰變曲線

2.3 路面使用性能預(yù)測模型參數(shù)的確定

雖然式（1）是非線性方程，但是可以通過以下變化，變成線性方程。將式（1）等價變換為式（3）：

對此方程采用最小二乘法進行線性回歸分析，求出a、b值后，就可反算出值。

結(jié)合湖南省典型路段的路面性能年報數(shù)據(jù)，對上述模型參數(shù)進行分析計算，得到各路面結(jié)構(gòu)預(yù)測模型參數(shù)。

3 基于路面使用性能衰變模型的性能預(yù)測

運用上一節(jié)提出的路面性能衰變模型，以及回歸得到的模型參數(shù)，進行湖南省典型路面結(jié)構(gòu)的路面性能預(yù)測，預(yù)測結(jié)果見圖2-3所示。

圖2 典型路面結(jié)構(gòu)PCI預(yù)測圖

圖3 典型路面結(jié)構(gòu)路面平整度（RQI）預(yù)測圖

4 結(jié)論

（1）在國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合湖南高速公路典型路面性能衰變狀況，提出一種新的路面性能衰變模型，分析了模型各參數(shù)的物理意義和參數(shù)的具體解法。

（2）基于湖南省未處治路段路面性能的檢測數(shù)據(jù)，對PCI、RQI指標的衰變模型參數(shù)進行計算，并運用新提出的路面性能衰變模型，對湖南省各高速典型路面的性能進行了預(yù)測。