浅析路况指数PCI中车辙换算系数存在的不足

李 卫 孔令云

0 引言

对于沥青路面状况指数PCI计算过程中车辙换算系数K的取值,我国“公路沥青路面养护技术规范”[1]规定以25 mm为界限分级指标,大于25 mm的取1,小于25 mm的取0.4;同济大学李立寒等[2]提出的K的分级指标及其界限为0.2(2 mm～15 mm),0.4(15 mm～25 mm),1(＞25 mm);美国ASTM标准[3,4]对车辙严重程度划分为三级：6 mm～13 mm(L),13 mm～25 mm(M),大于25 mm(H),其关于车辙换算系数的取值方法比较复杂,不仅考虑车辙的严重程度,还考虑车辙的密度,即 K=f(严重程度,密度),密度=(发生某一严重程度车辙的长度/调查路段长)×100%,且对于沥青路面、水泥路面以及机场路分别有各自不同的车辙换算系数计算公式。

本文根据重庆长万高速公路的实测数据及实际路面破损状况,探讨不同取值方法与实际路面的一致性,并寻求能真实反映路面破损状况的车辙换算系数的确定方法。

1 现场车辙测量

长万路指的是重庆长寿—万州的高速公路,其路面结构为半刚性基层沥青路面,通车于2003年12月,在通车后的三年内,除个别长上坡路段外,其整体路况良好,表1是通车三年内车辙跟踪测量的结果。

表1 实测车辙深度汇总表 mm

2 现有车辙换算系数计算方法分析

车辙换算系数主要有我国养护规范的计算标准(方法一)、同济大学李立寒等[2]提出的方法(方法三)、ASTM[3](方法四)三种,在探讨过程中,结合实例中车辙较小的情况,考虑了车辙的换算系数为0的情况(方法二)。

根据对实体工程跟踪三年所观测的结果,按照养护规范[1]中的计算公式采用上述方法分别进行了PCI的计算,结果见表2。

表2 不同车辙换算系数条件下PCI指标的计算结果

根据路面破损情况,可将路面质量分为优、良、中、次、差五个等级[1],评价标准应符合表3的规定。

表3 路面破损状况评价标准

由表2,表3可以看出,不同方法计算得到的PCI值各不相同,差别较大：根据方法一的结果,三个路段的破损状况等级均为中;方法二的结果,三个路段均为优;方法三,其路况等级要么为“良”级的下限,要么为“优”级的上限;方法四,其路段等级要么为优的上边缘,要么为中。可见,在PCI计算过程中,车辙换算系数的选择对计算结果有着非常重大的影响,选择了不合理的车辙换算系数将可能导致公路管理者作出不正确的判断。

结合现场情况看,以上四种方法的结果均不能较好地与现场情况吻合。其主要原因是：

方法一对于深度不大于25 mm的车辙未作进一步的划分,车辙深度为1 mm与24 mm的换算系数是一样的,即路面仅发生车辙时,车辙深度为1 mm时其PCI指标为62.7,车辙深度为24 mm时其PCI指标仍为62.7,这已经明显不合理,而根据养护规范可知,当PCI指标为中时,须对路段进行罩面工作,对仅发生1 mm车辙的路段显然更不合适;

方法二的实质是,将研究路段已出现的车辙的深度认为属于不考虑的范围内,根据实际情况,也是不符合实际路况的;

方法三虽然对车辙进行了进一步的划分,但是,划分区间较大,与实际路况不能很好的吻合;

方法四为ASTM中的方法,此处仅借用了其换算系数的确定方法,在该方法中,其PCI指标的计算与我国的不完全一致,这也许是导致计算结果与实际情况不合的主要原因。

3 合理确定沥青路面PCI计算中车辙换算系数需考虑的因素

目前车辙换算系数的确定,主要是基于车辙区间的划分、不同区间内的不同换算系数两个方面,尽管ASTM中对同一区间内的换算系数采用的换算系数曲线(见图1),不同于其他方法的确定值,但是,采用该方法得到的计算结果与其他方法一样,仍不能与实际情况很好的相一致。可见,对车辙深度进行区间划分、对同一区间采用同一换算系数是导致PCI计算结果与实际情况不合的主要原因。

实际上,在汽车荷载的重复作用下,沥青路面的车辙深度变化是连续的,采用连续函数来表述车辙深度与换算系数之间的关系更符合实际,更为合理。

关于车辙深度的思考：当车辙深度较小时,其对交通安全的影响非常小甚至可以不考虑,而当车辙深度发展到一定程度时,其影响会迅速增加;在确定车辙换算系数时,对车辙深度的划分,若采用区间划分法,对上述方法的缺陷则无法避免。因此,在进行PCI计算时,关于车辙的换算系数,可考虑为连续函数或分段连续函数,具体的方程形式、方程参数,需通过实体工程对比确定。

4 结语

PCI指标是路面管理部门指定公路养护决策的重要依据,其数值的大小将直接影响选择的养护方案。现有的车辙换算系数存在明显不足之处,使得根据现场调研数据计算得出的PCI指标与现场实际情况严重不符。在后续的研究中,应结合实体工程,

提出能反映现场情况的换算公式。

[1] JTJ 073.2-2001∶10-16,公路沥青路面养护技术规范[S].

[2] 李立寒,黄天元,王国培,等.沥青路面破损程度分级与破损换算系数取值的探讨[J].公路交通科技,2005,22(9)：40-43.

[3] ASTM D6433,Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys[S].

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[5] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社,2001：349-350.

[6] 刘国锋.广韶沥青路面高温车辙及其影响因素分析[D].长沙：长沙理工大学硕士学位论文,2006.

[7] SHRP-A-415.Pavement Deformation Response of Asphalt Aggregate Mixes.

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