考虑脱空的水泥混凝土路面可拓评价

陈雄飞

（江苏扬子大桥股份有限公司，江苏靖江 214521）

考虑脱空的水泥混凝土路面可拓评价

陈雄飞

（江苏扬子大桥股份有限公司，江苏靖江 214521）

以可拓论为基础，利用现场检测数据，建立了水泥混凝土路面使用性能多维物元模型，考虑脱空这一结构承载缺陷，新增多级加载弯沉轴截距这一指标，选取一组权系数对路面综合技术性能开展可拓评价，并结合现场实际确定新增指标的权系数，结果表明，可拓评价方法有利于获得真实可靠的水泥混凝土路面性能评价结果，具有良好的推广前景。

混凝土路面，可拓评价，级别变量特征值，权系数

1 概述

为整体把握水泥混凝土路面的工作状况，给养护决策提供科学的依据，需要对其技术性能开展恰当的评价和预测。现行JTG H20-2007公路技术状况评定标准（以下简称《评定标准》）仅以路面使用性能指数PQI（Pavement Quality Index）评价路面使用性能，未将水泥混凝土路面的结构承载缺陷纳入考虑，且相同评价等级路面性能的差距也无法外在量化显示。此外，差值不大的PQI却极有可能导致评价结果相差整整一级，评价有失公允。为解决上述问题，本文引入我国专家蔡文1983年提出的可拓论。

2 可拓评价方法简介

可拓评价方法的理论基础是可拓论，而可拓论的逻辑细胞则是“物元”。物元能够同时表达事物的特征及其量值，记作R= （P，C，V）。事物的名称P、特征C和量值V称为物元的三要素。设P0是P的一个子集，即P0⊂P，对任意元素p∈P，需要我们判断其是否属于P0，并定量属于P0的程度。

可拓评价的实现方法为如下流程:

1）建立经典域物元和节域物元。

2）确定待评价事物的物元。

3）计算关联函数值。

计算待评价事物各项指标关于其各水平等级的关联函数值。关联函数的选取与构造是可拓评价方法的关键，已有多种基于不同考虑的函数形式提出，其中一种较为简单直观的函数形式被广泛应用，表述如下:

4）计算关联度、确定事物水平等级。

3 混凝土路面使用性能的可拓评价

根据《评定标准》，水泥混凝土路面使用性能评价包含路面损坏、平整度和抗滑性能三项技术内容。路面损坏用损坏状况指数PCI（Pavement Condition Index）评价，路面平整度用行驶质量指数RQI（Riding Quality Index）评价，路面抗滑性能用抗滑性能指数SRI（Skidding Resistance Index）评价;PCI在PQI中的权重为0.50，RQI在PQI中的权重为0.40，SRI在PQI中的权重为0.10。《评定标准》规定的路面使用性能评价分项指标与等级标准如表1所示。

表1 路面使用性能评价分项指标与等级标准

本文以安徽省合肥至阜阳S102颍州段为工程依托，选取其合阜方向K150+000～K151+000桩号范围行车道路面板开展水泥混凝土路面使用性能检测试验，获得其2010年的PCI，RQI与SRI，如表2所示。表2还给出了按PQI方法即“标准”方法得到的评价结果（良）。

表2 S102（K150+000～K 151+000）检测数据及PQI评价结果

由关联函数的计算公式计算关联函数值，进而计算关联度，如表3所示。

表3 关联度计算

4 混凝土路面综合技术性能的可拓评价

上述路面使用性能的可拓评价方法有效弥补了PQI评价方法的不足，较好反映了路面的实际情况，但是依然未将路面结构承载缺陷纳入考虑。在水泥混凝土路面若干结构承载缺陷中，脱空将使得水泥混凝土路面失去连续、均匀的下部支承结构，进而严重影响水泥混凝土路面的使用性能与疲劳寿命，故有必要重点对待。此外，当路面使用性能表面相同的情形下，板底脱空形态的不同，也将导致水泥混凝土路面板后续疲劳损伤、使用性能和疲劳寿命不同，进而深刻影响着养护对策的选用和养护资金的配置。

为表征脱空这一结构承载缺陷，新增FWD多级加载试验的“荷载—弯沉”关系曲线在弯沉值坐标轴上的截距（以下简称FWD截距）这一指标，结合《评定标准》规定的路面使用性能评价分项指标与等级标准，制定新增指标的等级标准。新增指标及其等级标准与路面使用性能评价分项指标及其等级标准共同构成路面综合技术性能评价分项指标与等级标准，如表4所示。FWD截距的单位是微米，参考《广东省公路水泥混凝土路面养护技术指南》，当试验得到的FWD截距大于100μm时，可按100μm取值。对S102颍州段合阜方向K150+000～K151+000桩号范围行车道路面板开展FWD多级加载试验，得到其平均FWD截距为57μm。FWD截距的权系数初步选取0.15，0.20，0.25，0.30，0.35和0.40，在开展水泥混凝土路面综合技术性能可拓评价的基础上结合路面实际，确定新增指标FWD截距的权系数。其余评价指标的权系数比例关系不变。

表4 路面综合技术性能评价分项指标与等级标准

利用上述可拓评价方法，得到考虑结构承载缺陷（主要是脱空）的水泥混凝土路面综合技术性能评价结果，如表5所示。

表5 水泥混凝土路面综合技术性能可拓评价结果

事实上，由表5可见，当FWD截距的权系数为0.15，0.20，0.25和0.30时，水泥混凝土路面综合技术性能的可拓评价结果均指向“良”;而当FWD截距的权系数增加到0.35时，可拓评价结果突变为“次”，当然，此时的级别变量特征值为2.97，显示路况实际上非常接近于“中”。因此，当新增指标权系数不小于0.35时，事实上将导致高估脱空对路面综合技术性能的影响，无益于养护资金的合理使用。当新增指标权系数为0.3时，可拓评价结果为良，相应的级别变量特征值为2.87，意味着该路段路面综合技术性能为良但相当接近于中;结合路面实际情况，0.3作为新增指标的权系数能够较为可靠地反映脱空对水泥混凝土路面综合技术性能的影响，有利于路面的科学养护与管理。此时，对应的PCI的权系数为0.35，RQI的权系数为0.28，SRI的权系数为0.07。

5 结语

1）相对PQI评价方法，可拓评价方法更能反映路面的真实情况，从而有利于为路面养护决策提供科学的依据。2）随着新增指标FWD截距权系数的增加，路面综合技术性能可拓评价的级别变量特征值基本呈线性增加趋势，脱空对水泥混凝土路面综合技术性能的影响逐渐加深。3）0.3作为新增指标的权系数，能够较为可靠地反映脱空对水泥混凝土路面综合技术性能的影响，有利于路面的科学养护与管理。

［1］JTG H20-2007，公路技术状况评定标准［S］.

［2］JTG H10-2009，公路养护技术规范［S］.

On extension evaluation of disengaging cement concrete pavement

CHEN Xiong-fei

（Yangzi Bridge Co.，Ltd in Jiangsu，Jingjiang 214521，China）

Based on the extension evaluation theory，the study adopts the field test data，establishes themulti-dimensionalmatter-elementmodel of the performance of the cement concrete pavement，selects a group ofweight coefficients to have the extension evaluation on the pavement comprehensive technical performance by considering the disengaging of the structural loading shortage and the addedmulti-grade loading bending axial intercept，identifies the weight coefficient of the additive indexes by combining with the field fact，and proves by the result that the extension evaluation method can be helpful for obtaining the reliable performance evaluation results of the cement concrete pavement，so it has better perspective in future.

concrete pavement，extension evaluation，eigenvalues of grade variables，weight coefficient

U416.216

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.046

1009-6825（2012）18-0145-02

2012-03-19

陈雄飞（1966-），男，高级工程师