本發(fā)明涉及公路瀝青路面檢測(cè)，尤其是涉及瀝青路面剩余壽命預(yù)估及預(yù)養(yǎng)護(hù)的決策方法。

背景技術(shù)：

1、隨著中國(guó)公路工程建設(shè)的快速發(fā)展，全國(guó)公路總里程達(dá)到近600萬(wàn)公里，其中高速公路里程17.7萬(wàn)公里，大部分的高速公路都采用瀝青混凝土路面，目前其最高設(shè)計(jì)壽命只有15年。我國(guó)高等公路建設(shè)逐步進(jìn)入“養(yǎng)護(hù)為主，建設(shè)為輔”的新階段，路面需采取全壽命周期成本控制理念，推進(jìn)瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)對(duì)路面微病害進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處治，促進(jìn)預(yù)防養(yǎng)護(hù)與路面延壽的良性循環(huán)。與此同時(shí)，我國(guó)物流交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)發(fā)展迅猛，很多公路主干網(wǎng)大動(dòng)脈的交通量以及重型車輛數(shù)快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致瀝青路面的交通負(fù)荷過重，一些瀝青路面病害提前出現(xiàn)，影響道路的通行能力和正常使用。為了解決公路交通量增長(zhǎng)與路面延壽的矛盾，需在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)選擇等方面給出更為科學(xué)和準(zhǔn)確的決策。

2、目前已有方案是對(duì)不同的病害特征的路面進(jìn)行服役壽命預(yù)測(cè)，在路面出現(xiàn)病害后何時(shí)進(jìn)行路面維修養(yǎng)護(hù)提供一定的理論支持依據(jù)。但現(xiàn)有技術(shù)缺乏一定的養(yǎng)護(hù)預(yù)防性，沒有考慮到在病害出現(xiàn)前即可以對(duì)瀝青路面進(jìn)行狀況評(píng)定和預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法的決策，而預(yù)防性養(yǎng)護(hù)雖然需要更早投入，但卻是一種費(fèi)用效益比最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)措施。因此，本發(fā)明意在提供一套預(yù)估瀝青路面剩余壽命及預(yù)防養(yǎng)護(hù)的決策方法，為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)和決策提供可靠的依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本本發(fā)明的目的是提供瀝青路面剩余壽命預(yù)估及預(yù)養(yǎng)護(hù)的決策方法，可以在瀝青路面未出現(xiàn)病害前進(jìn)行路面狀況評(píng)定，經(jīng)多數(shù)據(jù)綜合比較分析，提升了路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，反映了路面性能的真實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量養(yǎng)護(hù)，為長(zhǎng)壽命公路建設(shè)提供更科學(xué)的參考依據(jù)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、瀝青路面剩余壽命預(yù)估及預(yù)養(yǎng)護(hù)的決策方法，包括以下步驟：

4、s1、評(píng)估高速公路路段：結(jié)合日常養(yǎng)護(hù)，從高速公路通車運(yùn)營(yíng)開始，在公路瀝青路面未出現(xiàn)任何病害前進(jìn)行路面狀況評(píng)定；

5、s2、通過瀝青路面技術(shù)狀況指數(shù)pqi及其分項(xiàng)指標(biāo)表示，進(jìn)行路段預(yù)防養(yǎng)護(hù)判斷：

6、(1)pqi≥96時(shí)，按照日常養(yǎng)護(hù)；

7、(2)pqi<90時(shí)，采取修復(fù)養(yǎng)護(hù)；

8、(3)96>pqi≥90時(shí)，引入預(yù)防性養(yǎng)護(hù)判斷，對(duì)路段中的典型斷面進(jìn)行鉆芯取樣，再進(jìn)行半圓彎曲系列試驗(yàn)；

9、典型斷面包括填方路段、半填半挖路段、轉(zhuǎn)彎路段、出入口變速路段；

10、鉆芯取樣數(shù)量按照每1公里不少于1個(gè)完整鉆芯試樣；

11、半圓彎曲試驗(yàn)包括動(dòng)態(tài)模量實(shí)驗(yàn)、彎拉破壞試驗(yàn)、三點(diǎn)彎疲勞試驗(yàn)；

12、s3、交通量調(diào)查：在所評(píng)估的高速公路上進(jìn)行直接調(diào)查和間接調(diào)查，監(jiān)測(cè)實(shí)際道路并得到每年的交通量qi；

13、s4、瀝青路面剩余壽命預(yù)估：通過定義剩余壽命比ρj，根據(jù)鉆芯制備半圓標(biāo)準(zhǔn)試樣數(shù)量n取其平均剩余壽命比并計(jì)算預(yù)測(cè)剩余當(dāng)量軸載作用次數(shù)nf；

14、s5、確定養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策，決策包括預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、小修、大修、重修。

15、優(yōu)選的，通過半圓彎曲動(dòng)態(tài)模量實(shí)驗(yàn)，可以得到瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的動(dòng)態(tài)模量，并用于瀝青路面結(jié)構(gòu)的有限元分析，獲得100kn雙輪標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下瀝青路面結(jié)構(gòu)各層的應(yīng)力分布；動(dòng)態(tài)模量實(shí)驗(yàn)具體過程為：

16、s201、在半圓試件上安裝好配套的傳感器限定裝置，限定裝置之間的間距為5厘米；

17、s202、安裝量程為±1mm、精度為0.1μm的位移傳感器，采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的夾具，夾具的底支座間隔為試件直徑的0.8倍；

18、s203、利用utm多功能試驗(yàn)機(jī)及配套的測(cè)試程序測(cè)取試件的半圓彎拉動(dòng)態(tài)模量；模量測(cè)試過程中試件底部彎拉變形不超過1500με，每組動(dòng)態(tài)模量數(shù)據(jù)為試件可恢復(fù)彎拉變形的20～40με，不可恢復(fù)彎拉應(yīng)變不超過100με。

19、優(yōu)選的，半圓彎曲疲勞試驗(yàn)用于測(cè)定疲勞壽命，采用±5mm的位移傳感器記錄試件破壞過程的位移響應(yīng)，具體過程為：

20、s211、將試件按路面結(jié)構(gòu)層順序分為上面層、中面層、下面層三組，在每組試件中選擇一個(gè)進(jìn)行半圓彎曲疲勞試驗(yàn)，夾具安裝以及支座間距同半圓彎曲動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)；

21、s212、通過有限元軟件模擬瀝青路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下各個(gè)結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，獲得其引起的最大水平拉應(yīng)力σmax；

22、s213、基于同一級(jí)配試件的半圓彎曲破壞強(qiáng)度是劈裂破壞強(qiáng)度的4倍左右，選取半圓彎試件底部中心拉應(yīng)力σ≈4σmax對(duì)應(yīng)的施加荷載作為疲勞荷載。

23、優(yōu)選的，半圓彎曲破壞試驗(yàn)用于測(cè)定彎拉強(qiáng)度，具體過程為：選擇半圓彎曲疲勞試驗(yàn)測(cè)試中的另一個(gè)試件，試驗(yàn)加載速率為50mm/min，試驗(yàn)環(huán)境為20℃的環(huán)境箱，試驗(yàn)夾具及傳感器同半圓彎曲疲勞試驗(yàn)。

24、優(yōu)選的，步驟s3中，交通量的調(diào)查方法具體為：

25、直接調(diào)查法：在每條行車道上埋設(shè)傳感器，統(tǒng)計(jì)自通車以來瀝青路面上的車載軸次；

26、間接調(diào)查法：在所設(shè)收費(fèi)站處取得通車記錄，并進(jìn)行分析處理，得到車載軸次。

27、優(yōu)選的，步驟s4中：

28、定義剩余壽命比ρj：

29、

30、式中，n新新拌瀝青混合料的壽命為與鉆芯舊瀝青混合料相同級(jí)配的新拌瀝青混合料半圓彎曲疲勞試驗(yàn)壽命；

31、平均剩余壽命比

32、

33、預(yù)測(cè)剩余當(dāng)量軸載作用次數(shù)nf：

34、

35、式中，ddf為方向系數(shù)，ldf為車道系數(shù)，m為車輛類型編號(hào)，vcdfm為m類車輛類型分布系數(shù)，ealfm為m類車輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)，t為通車年數(shù)，預(yù)測(cè)其剩余壽命年限n如下式：

36、

37、推導(dǎo)上式過程如下：

38、

39、交通量年平均增長(zhǎng)率

40、

41、

42、最終得到以下剩余壽命判別式：

43、

44、因此，本發(fā)明采用上述瀝青路面剩余壽命預(yù)估及預(yù)養(yǎng)護(hù)的決策方法，實(shí)現(xiàn)的有益效果為：

45、1、本發(fā)明提升了現(xiàn)有瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，可以在瀝青路面未發(fā)生病害時(shí)對(duì)瀝青路面進(jìn)行路面狀況評(píng)定，判斷其是否需要進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)以及何時(shí)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

46、2、通過室內(nèi)半圓彎曲試驗(yàn)測(cè)定的動(dòng)態(tài)模量、彎拉強(qiáng)度、疲勞壽命，結(jié)合監(jiān)測(cè)的交通量、環(huán)境情況等，多數(shù)據(jù)分析構(gòu)建瀝青路面剩余壽命預(yù)估模型，從而得到瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策評(píng)價(jià)系統(tǒng)，科學(xué)準(zhǔn)確的預(yù)估路面剩余壽命，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量維護(hù)，延緩路面病害發(fā)展、保持或改善路面功能狀況。

47、3、本發(fā)明通過半圓彎曲試驗(yàn)，其試件制備和試驗(yàn)過程都很簡(jiǎn)便，成本效益高；試驗(yàn)時(shí)試件的應(yīng)力狀態(tài)更加接近實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，真實(shí)反映路面性能，科學(xué)決策瀝青路面養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，為我國(guó)長(zhǎng)壽命公路建設(shè)提供更為科學(xué)系統(tǒng)的參考依據(jù)。

48、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。