PDF《湖北公路交通科技》

1 2010―3 期 (总33 期) 湖北公路交通科技 湖北公路交通科技 (季刊)

2010 年第

3 期(总33 期)

2010 年9月出版 主管: 湖北省交通厅 主办: 湖北省公路学会 湖北省交通厅公路管理局 工作支持单位: 武汉大学 华中科技大学 湖北省高速公路集团有限公司 中交第二公路勘察设计研究院 湖北省交通规划设计院 湖北省交通职业技术学院 湖北省公安厅交警总队 编委会成员: 主任委员:黄大元 副主任委员:马立军 高玉玲 陈兰平 方庆平 董松年 汪继泉 董玉麟 许昌奇 曹士德 金永康 阮治川 编委:杨运娥 杨耀铨 范建海 祁汉顺 谢强章征春 陈璋毋润生 徐文学 周文卫 王进思 周峰王新华 编辑部成员: 主编:董松年 副主编:毋润生 顾任安 赵全安 徐阳生 责任编辑:彭永东 本刊地址:湖北省武汉市建设大道

384 号 承印单位:湖北省公路管理局印刷厂 邮编:430030

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gov.cn (2008)湖北省内部资料 准印证第 2108/SG 内部资料 免费赠阅 目次道路工程

1、高速公路路面使用性能预测方法探讨 何晓鸣 关鹏 周林(2)

2、沥青混合料水损害评价方法进展 潘欣 曹林涛 王庆 刘益 李江(5)

3、高速公路沥青路面关键施工质量管理实践 张泽文(8)

4、微表处在武黄高速公路养护中的应用 刘箭钢 彭明佶 黄河滔(12)

5、高速公路路基不均匀沉降影响因素浅析及建设过程的管理与控制 赵群威(18)

6、低碳环保预养护技术研究应用 胡兆德 韩咏 程涛 万鸿 刘新国(24) 桥隧工程

7、悬索桥可换式预应力钢绞线锚固系统研究 彭元诚 廖朝华(28)

8、宜昌长江公路大桥钢桥面铺装大修方案设计 周昌栋 丁庆荣 何清 宋官宝 郑剑锋(33)

9、鄂东长江公路大桥索塔钢锚箱加工制作的关键技术及质量控制 何宪礼 关爱军 何艳萍(37)

10、桥塔的风致静动力响应研究 张明金 王恒武 张敏(42)

11、沪蓉西清江源大桥连续刚构桥合龙方案研究 罗金 余春梅(47) 汽车与运输

12、正视现实 面向未来 政策引导 稳步推进 ――对推进 两权合一 公司承包经营模式的思考 李孔刚 胡学伦(52)

13、探索 公车公营 模式 努力提升文明服务水平 宜都市民富出租车有限公司(56)

14、对石首市交通运输市场困境的调查 席方腾 席在新(59) 综合

15、论湖北公路桥梁建设技术创新与发展 周炎新(62)

16、在服务交通发展中实现学会工作新跨越 ――湖北省公路学会服务交通发展的实践与思考 阮治川(69) 封面:鄂西南片区公路建设养护新技术专家讲座大会现场(湖北・恩施) 封二:省公路学会举办公路建设养护新技术专家讲座剪影 封三:江苏省公路学会赴鄂考察,并与湖北省公路学会进行交流 封底:鄂西北片区公路建设养护新技术专家讲座大会现场(湖北・十堰)

2 湖北公路交通科技2010―3期 (总33期) 高速公路路面使用性能预测方法探讨 何晓鸣

1 关鹏

1 周林

2 1 武汉工业学院交通研究所

2 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 摘要:本研究确定选择预防性养护时机时采用经验回归模型进行预测,判断路面是否适合预防性养护则采用灰色系统理论.引入 实例具体介绍灰色系统理论在某高速公路路面使用性能预测中的应用. 关键词: 道路工程 路面性能预测方法 灰色预测 高速公路 GM(1,1)模型

0 引言 公路路面使用性能预测是对体现路面状况和养护 水平的各分项指标进行预先估计和推测.路面预防性 养护是有计划的事前主动控制行为,确定合适的路面 与选择恰当的时机都要以对路面使用性能的准确预测 为基础.确定合适的路面要根据路面历年的检评数据 预测未来几年的使用性能,再根据宏观标准判断路面 哪几年适合预防性养护;

采用生命周期分析法确定最 佳预防性养护时机的思路是:分别预测路面实施预防 性养护与不实施预防性养护的使用性能,根据效果费 用比最大原则确定哪一年实施预防性养护效果最优, 以此确定预防性养护的最佳时机,从而可确定预防性 养护需求,进而制定预防性养护计划.所以,准确、 合理预测路面使用性能是制定预防性养护计划、科学 决策的重要前提,具有重要意义.

1 路面使用性能的灰色预测方法 1.1 GM(1,1)模型的建立 灰预测模型一般均指 GM (1,1) (GM, Grey Model) 模型,GM(1,1)建模与求解的基本方法如下[1]: 假设 )

0 ( x 为GM(1,1)建模序列, ? ? ) ( , ),

2 ( ),

1 ( )

0 ( )

2 ( )

0 ( )

0 ( n x x x x ? ? 令)1(x为)0(x的AGO(一次累加)序列, ) ( ) (

1 )

0 ( )

1 ( m x k x k m ? ? ? ? ? ) ( , ),

2 ( ),

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( n x x x x ? ? )

1 ( )

1 ( )

0 ( )

1 ( x x ? ;

) ( ) (

1 )

0 ( )

1 ( m x k x k m ? ? ? 令)1(z为)1(x的MEAN ( 均值)序列,)1(5.0)(5.0)()1()1()1(???kxkxkz)1(5.0)(5.0)()1()1()1(???kxkxkz,??)(,),

3 ( ),

2 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( n z z z z ? ? 则GM(1,1)的灰微分方程模型为: b k az k x ? ? ) ( ) ( )

1 ( )

0 ( 以nk,,

3,2??带入上式,有baz x ? ? )

2 ( )

2 ( )

1 ( )

0 ( b az x ? ? )

3 ( )

3 ( )

1 ( )

0 ( ? b n az n x ? ? ) ( ) ( )

1 ( )

0 ( 其中,a 为发展系数,b 为灰作用量,是微分方程 的参数.

3 2010―3 期 (总33 期) 湖北公路交通科技 1.2 数列灰预测的步骤 1) 级比检验、建模可行性判断 对给定序列 ? ? ) ( , ),

2 ( ),

1 ( n x x x X ? ? , 计算级比 ) ( )

1 ( ) ( k x k x k ? ? ? , 进而获得级比序列 ? ? ) ( , ),

3 ( ),

2 ( n ? ? ? ? ? ? , 然后检验级比 ) (k ? 是否落于可容覆盖中.比如 )

49 .

1 ,

67 .

0 ( ) ( ,

4 ? ? k n ? )

39 .

1 ,

71 .

0 ( ) ( ,

5 ? ? k n ? )

33 .

1 ,

75 .

0 ( ) ( ,

6 ? ? k n ? ? 当)(,,

,3,2knk???均落于可容覆盖, 则该序列 可作 GM(1,1)建模和进行数列灰预测. 2) 检验 (1)事中检验:采用残差检验或后验差检验;

(2)事后检验:采用滚动检验或实际检验. 3) 预测与预报 通过 GM (1,1) 获取指定时区的预测值. 比如 n 点 以后? 点的预测值 ) ( ? )

0 ( ? ? n x 的预测过程[1, 2] 可记为 ? ? ? ,

2 ,

1 ), ( ? ? )

0 ( )

0 ( ? ? ? ? ? ? n x X AGO M G IAGO :

2 路面使用性能的灰色预测方法举例 2.1 某高速公路路面使用性能的灰色预测 以沈(阳)C大(连)高速公路某段路面为例, 如表 1. 表1沈(阳)大(连)高速公路某段路面性能实测值 年度1989

1990 1991

1992 1993

1994 1995

1996 1997 平整度 (mm) 1.20 1.22 1.39 1.57 1.81 1.97 2.01 2.11 2.40 弯沉( 0.01mm) 27.9 28.5 29.8 31.1 33.7 35.3 36.9 39.0 40.3 摩擦系数(摆值) 49.0 48.4 46.7 45.3 43.2 41.8 39.9 38.7 37.2 以1989 至1993 年的数据为原始数据,根据 GM (1,1)模型预测

1994 至1997 年的数据.以预测弯沉 为例. 1) 级比检验、建模可行性判断 (1)求级比 对1989至1993年弯沉序列??7.33 ,

1 .

31 .

8 .

29 ,

5 .

28 ,

9 .

27 ? x 计算级比)()1()(kxkxk???,得到级比序列??)9228 .

0 ,

9852 .

0 ,

9564 .

0 ,

9789 .

0 ( )

5 ( , ),

3 ( ),

2 ( ? ? ? ? ? ? ? . (2)级比判断 由于原序列数据数目

5 ? n , 由上述数列灰预测的 步骤可知 ) (k ? 的覆盖为 (0.71,1.39) , 故原序列的级比 ) (k ? 落在此区间,所以不需对数据进行变换处理,即 能用原序列作满意的 GM(1,1)建模[3] . 2) GM(1,1)建模 GM(1,1)建模序列为: ? ? )

7 .

33 ,

1 .

31 ,

8 .

29 ,

5 .

28 ,

9 .

27 ( ) ( , ),

2 ( ),

1 ( )

0 ( )

2 ( )

0 ( )

0 ( ? ? n x x x x ? 作一次累加(AGO)得: ? ? )

151 ,

3 .

117 ,

2 .

86 ,

4 .

56 ,

9 .

27 ( ) ( , ),

2 ( ),

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( ? ? n x x x x ? 其MEAN(均值)序列为: ? ? )

15 .

134 ,

75 .

101 ,

3 .

71 ,

15 .

42 ( ) ( , ),

3 ( ),

2 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( )

1 ( ? ? n z z z z ? 求中间参数: ? ?

35 .

349 2 )

1 ( ? ? ? ? n k k z C ,

4 湖北公路交通科技2010―3期 (总33期) ? ?

1 .

123 2 )

0 ( ? ? ? ? n k k x D , ? ?

295 .

11011 ) (

2 )

0 ( )

1 ( ? ? ? ? n k k x k z E , ? ?

598 .

35209 ) (

2 2 )

1 ( ? ? ? ? n k k z F 利用公式 ? ? ? ?

2 1

1 C F n E n CD a ? ? ? ? ? , ? ?

2 1 C F n CE DF b ? ? ? ? 求得:

94085 .

25 ,

05535 .

0 ? ? ? b a 3) 预测 根据方程(1)可解得

1994 年该路段弯沉的预测 值为 35.27.类似地,可求出

1995 至1997 年该路段弯 沉的预测值分别为:(37.31,39.43,40.13). 同理可得

1994 至1997 年该路段平整度的预测值 依次为: )

06 .

3 ,

68 .

2 ,

35 .

2 ,

06 .

2 ( ,摩擦系数的预测值依次 为: )

1 .

36 ,

6 .

39 ,

9 .

40 ,

2 .

42 ( . 4) 事后检验 采用实际检验,见表 2. 表2沈(阳)大(连)高速公路某段路面性能预测值及误差 年度1994

1995 1996

1997 平整度 (mm) 2.06 2.35 2.68 3.06 弯沉(0.01mm) 35.27 37.31 39.43 40.13 摩擦系数(摆值) 42.2 40.9 39.6 36.1 用本文推荐方法预测的弯沉和摩擦系数与实测值 对比相符,平整度误差均较大,说明平整度的原始数 据不具有代表性和规律性,导致预测结果不具指导性. 对此,要继续对平整度进行观测,增大原始数据的数 量,并遴选所采集的数据,以确保原始数据客观可靠, 进而确保预测质量.

3 结论 判断路面是否适合预防性养护时选取灰色理论预 测路面使用性能,确定预防性养护时机时选用经验回 归模型方法进行预测,发挥了这两种预测方法的优势. 灰色理论预测可以不要求大样本,允许少数据预测, 短期预测精度高、结构性好.而确定预防性养护合适 的路面大多只要求作短期预测, 一般预测外推时间在

5 年以内;

确定预防性养护时机预测外推时间在

5 年以 上,此时采用灰色预测误差较大,而国内建立的 PCI 和RQI 经验型预测模型运用效果良好,中长期的预测 结果可以接受.开发的程序使复杂的预测计算过程大 大简化,可操作性和实用性提高. 参考文献[1] 邓聚龙. 灰预测与灰决策[M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2002. [2] 邓聚龙.灰色系统理论教程[M].武汉:华中理工大学出版 社,1990. [3] 王国晓,安景峰.灰色理论在路面使用性能预测中的应用 [J].公路交通科技 2002.19(3):16-19.

5 2010―3 期 (总33 期) 湖北公路交通科技 沥青混合料水损害评价方法进展 潘欣

1 曹林涛

2 王庆

1 刘益

1 李江

1 1 湖北省高速公路实业开发有限公司

2 襄樊学院 建筑工程学院 摘要:论文根据样本形态和试验条件,对现有的沥青混合料水损害评价方法进行了分类,并对不同评价方法的优缺点以及适 用范围进行了详细的探讨. 关键词:沥青混合料 水损害 粘附性 复合环境条件 性能分级 不论是南方多雨区,还是北方冰冻区,沥青路面 不同程度地存在水损害问题.轻微损害发生在面层, 如松散以及坑槽;

面层防排水体系破坏后,非排水路 面基层在轮载频繁作用下,逐步出现叽泥和沉陷等. 这将危及沥青路面的安全性,舒适性以及结构的耐久 性,降低道路安全与服务水平.沥青混合料水敏感性 或稳定性评价是预防水损害的关键.

1 沥青与矿料粘附性试验 1.1 沥青与粗集料附性试验 1.1.1 水煮法与水浸法 水煮法[1] 是将 13.2~19mm 的粗集料于热沥青中浸 滞后,在沸水中浸煮 3min,观察沥青膜的剥落程度评 价粘附性等级.水浸法[1] 是将 9.5~13.2mm 的粗集料按 5.5%油石比拌和后,在80℃水中浸泡 30min,观察沥 青膜的剥落程度评价粘附性等级.也有把浸煮时间延 长为 30min,评价其长期稳定性[2] . 1.1.2 粘附面积比法 粘附面积比法[3] 按水煮法程序制备和浸煮样品, 先 后测量洁净试样质量,浸滞沥青后和水浴后的试样质 量,以剥离质量占粘附质量的百分比作为粘附面积比 进行评价.其中水浴温度 120℃,时间 3h. 1.2 沥青与细集料粘附性试验 1.2.1 净吸附法 根据沥青-甲苯溶液中的沥青浓度的变化计算吸附 量和剥落率.SHRP 净吸附法[4] 主要步骤如下:把2.36~4.75mm 的细集料试样置于吸收柱中,循环沥青- 甲苯溶液 6.5h;

用分光光度计先后测量溶液的浓度, 计算吸收率,求取粘附沥青的数量;

而后加水循环 2h, 再测量吸收率,吸收率的差值即表示水损害的量度. 搅动水净吸附法[5] 与此类似. 1.2.2 光电比色法 根据溶液中染料浓度的变化计算吸附量和剥落 率. 该方法主要步骤[6] 如下: 将200g 集料 (2.5~5.0mm) 与4.5g 热沥青拌和;

将100g 裹覆沥青的集料浸泡于 60℃酚藏花红水溶液中;

用分光光度计测定染料液被 吸附前后的吸光值,从而计算出沥青的剥落率. 1.2.3 水洗脱法 水洗脱法主要步骤如下[7] : 首先将一定质量的细集 料(0.075~0.15mm)浸入沥青-甲苯溶液中达 8h 以上;

其次取烘干集料采用甲苯-乙醇溶液抽提 2h,蒸干溶液 后称量吸附沥青的质量,计算每克细集料的吸附量;

然后采用 60℃蒸馏水洗脱吸附柱中的集料,再次经抽 提和蒸发处理,称量残余沥青质量,计算每克集料残 余吸附量;

最后根据吸附量与残余吸附量计算剥落率. 1.3................