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摘要：按照高速公路路面維護(hù)特點(diǎn)，采用預(yù)期費(fèi)用減少、路面性能提升等，對病害維修成本與路面狀況指數(shù)衰減率關(guān)系進(jìn)行分析。通過加權(quán)偏差平方和最小法，分析路面養(yǎng)護(hù)需求度，以此明確路面養(yǎng)護(hù)順序。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目級(jí)高速公路;路面養(yǎng)護(hù)維修;路段選擇方法

1.路面使用性能預(yù)測模型

通過分析和研究大修改造路況數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示該高速公路路面性能衰變呈現(xiàn)反S形態(tài)，前兩年衰減速度比較慢，到第3年開始大幅度衰減，第五年衰減速度下降。按照預(yù)測模型所具備的條件，聯(lián)合高速公路路面使用性能衰變特點(diǎn)，對不同預(yù)測模型曲線變化進(jìn)行比較，選擇負(fù)指數(shù)模型作為性能預(yù)測項(xiàng)目，模型參數(shù)分別為α和β，路齡設(shè)置為t，正常養(yǎng)護(hù)路況為PPI。

2.全壽命周期費(fèi)用與效益

全壽命費(fèi)用對養(yǎng)護(hù)維修對策成本和預(yù)期內(nèi)成本進(jìn)行分析，這樣能夠進(jìn)一步分析投資效益。養(yǎng)護(hù)措施效益主要包括及時(shí)效益和全壽命周期效益。其中前者主要是維修后，可以瞬間提升路面使用性能。后者主要是延長路面使用壽命。不同維修養(yǎng)護(hù)方式按照不同特點(diǎn)，實(shí)施之后，路面性能衰減和病害增長存在差異性。

2.1實(shí)施養(yǎng)護(hù)對策后的性能預(yù)測修正模型

為維修養(yǎng)護(hù)措施對路面性能衰變曲線的影響。在實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施后，養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)、原衰變曲線以及養(yǎng)護(hù)措施等會(huì)影響路面使用性能，在實(shí)施不同養(yǎng)護(hù)措施后，按照跟蹤觀測情況，能夠?qū)勖娱L情況和性能提升情況進(jìn)行分析，并且引入?yún)?shù)進(jìn)行模型修正，通過養(yǎng)護(hù)措施，建立性能預(yù)測修正模型。

通過參數(shù)，可以表示出實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施后，路面性能瞬間提升結(jié)果，按照養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施前后，路面性能變化情況明確瞬間提升值，取值范圍在0-1。

2.2計(jì)算效益

如下圖所示，在初始時(shí)間應(yīng)用不同養(yǎng)護(hù)措施，路面性能即時(shí)提高分值、壽命增長時(shí)間存在差異性，因此產(chǎn)生的效益也存在差異性。從圖中能夠看出，實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施前后，性能衰變曲線與限值所形成的陰影面積代表效益結(jié)果，采用積分求解方式能夠獲取養(yǎng)護(hù)效益，進(jìn)一步計(jì)算能夠獲得總養(yǎng)護(hù)效益。在計(jì)算費(fèi)用和效益時(shí)可以按照以下公式進(jìn)行，在下式中，表示養(yǎng)護(hù)效益，C表示費(fèi)用總計(jì);

2.3計(jì)算費(fèi)用

在實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施后，全壽命周期費(fèi)用包含直接費(fèi)用（C₁）、路面小維護(hù)投入費(fèi)用（C_t）。在預(yù)估期內(nèi)，年度路面破損程度會(huì)直接影響路面維修工程量，并且與路面破損率變化數(shù)值有關(guān)。當(dāng)路面破損率變化數(shù)值越低時(shí)，就會(huì)縮小病害面積增加量，相應(yīng)減少成本投入費(fèi)用。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，路面病害修補(bǔ)的使用壽命在3年左右，之后修補(bǔ)填充材料會(huì)逐漸失效和老化。路面維修工程量包含已有病害和新增病害，選擇已修補(bǔ)病害的三分之一作為新增維修工程量，則有

在上式中，表示第t年預(yù)計(jì)維修工程量;A表示路面面積;D表示病害修補(bǔ)單價(jià)。在計(jì)算路面小維護(hù)投入費(fèi)用時(shí)，可以應(yīng)用以下公式：

3.養(yǎng)護(hù)路面排序和選擇

現(xiàn)階段，在選擇養(yǎng)護(hù)路段時(shí)，主要是通過單項(xiàng)性能指數(shù)和綜合評(píng)價(jià)指數(shù)所定。當(dāng)高速公路養(yǎng)護(hù)水平高，通車時(shí)間短時(shí)，路面性能大于85分，養(yǎng)護(hù)預(yù)期能夠維持高服務(wù)質(zhì)量，通過單項(xiàng)性能指數(shù)或者路面損壞指數(shù)，就能夠選擇適宜的養(yǎng)護(hù)路段，此時(shí)就會(huì)忽略綜合路況養(yǎng)護(hù)需求和性能。所以，應(yīng)當(dāng)按照不同段中路面性能提升需求度，不同破壞程度，選擇適宜的路段進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。

3.1多指標(biāo)群排序方法

路面性能評(píng)價(jià)內(nèi)容包括路面損壞指數(shù)、行駛質(zhì)量指數(shù)、車轍深度指數(shù)和路面抗滑指數(shù)等。通過加權(quán)偏差平方，合理排序路段系統(tǒng)中，不同車道路面的綜合情況。獲得以下矩陣：

不同路段按照大小進(jìn)行排列，以此獲得優(yōu)化后群排序結(jié)果，，當(dāng)數(shù)值越小時(shí)，則排序比較靠前，則表明該路段在路段系統(tǒng)中的養(yǎng)護(hù)維修需求比較高。

3.2分析排序結(jié)果

將該高速公路主線路段的檢測數(shù)據(jù)為主，采用回歸計(jì)算方式獲取預(yù)測模型參數(shù)，以此預(yù)測下一年路面使用性能，根據(jù)群排序方法進(jìn)行排序，結(jié)果如表2所示：

在路段系統(tǒng)中，相同車道不同單項(xiàng)指標(biāo)排序存在較大差異，提示該車道不同路面性能之間存在優(yōu)劣性。從整體上看，排序越靠前，路面行駛質(zhì)量指數(shù)越低。所以，群排序結(jié)果可以反映出路段養(yǎng)護(hù)需求度，還可以反映出不同單項(xiàng)使用性能的提升需求，以此確保路面單項(xiàng)性能差、路面綜合狀況不佳的路段可以及時(shí)得到維修養(yǎng)護(hù)。

4.分析養(yǎng)護(hù)方案的效果

按照項(xiàng)目級(jí)路面養(yǎng)護(hù)規(guī)模，采用回歸計(jì)算方法，預(yù)測路面使用性能，并且對模型參數(shù)值進(jìn)行修正。通過瀝青路面養(yǎng)護(hù)措施計(jì)算費(fèi)用與效益比，根據(jù)性能修正模型對維修養(yǎng)護(hù)后路面性能預(yù)測值進(jìn)行計(jì)算，并且通過路面性能綜合評(píng)價(jià)結(jié)果、多指標(biāo)群排序方法，分析費(fèi)用和效益。結(jié)果顯示，該路段路面性能提升效果為100%、行駛質(zhì)量指數(shù)提升效果為95.33%、車轍深度指數(shù)提升效果為93.52%，抗滑指數(shù)提升效果為97.12%，綜合性能評(píng)價(jià)提升效果為96.48%，采用超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)措施，維護(hù)養(yǎng)護(hù)資金需求為215萬元。

當(dāng)路面養(yǎng)護(hù)規(guī)模比較小時(shí)，在選擇養(yǎng)護(hù)路段時(shí)可以按照路面養(yǎng)護(hù)需求度選擇，這樣可以真實(shí)反映出路段養(yǎng)護(hù)重要性，提升路面使用性能，且費(fèi)用與效益比較高，能夠從根本上提升資金有效利用率，能夠較好地應(yīng)用到項(xiàng)目級(jí)高速公路養(yǎng)護(hù)中。

5.結(jié)束語

第一，通過全壽命周期費(fèi)用效果法分析法，聯(lián)合路面養(yǎng)護(hù)措施的長期效果和即時(shí)效果，分析路面損壞狀況指數(shù)、病害維修工程量、路面破損率之間的關(guān)系，建立延長期內(nèi)路面損壞狀況指數(shù)與預(yù)測費(fèi)用的計(jì)算公式，能夠預(yù)估養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施后，所用費(fèi)用和效益，合理選擇養(yǎng)護(hù)措施。

第二，通過多指標(biāo)群排序法選擇需要養(yǎng)護(hù)的路段，不僅可以及時(shí)掩護(hù)路面綜合狀況較低的路段，還能夠展現(xiàn)出單項(xiàng)指標(biāo)差路面的養(yǎng)護(hù)需求度，全面提升路面使用性能，并且應(yīng)用到項(xiàng)目級(jí)養(yǎng)護(hù)管理中。通過加權(quán)偏差平方，合理排序路段系統(tǒng)中，不同車道路面的綜合情況。

第三，在選擇養(yǎng)護(hù)路段時(shí)，主要是通過單項(xiàng)性能指數(shù)和綜合評(píng)價(jià)指數(shù)所定。通過單項(xiàng)性能指數(shù)或者路面損壞指數(shù)，就能夠選擇適宜的養(yǎng)護(hù)路段。

第四，當(dāng)路面破損率變化數(shù)值越低時(shí)，就會(huì)縮小病害面積增加量，相應(yīng)減少成本投入費(fèi)用。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，路面病害修補(bǔ)的使用壽命在3年左右，之后修補(bǔ)填充材料會(huì)逐漸失效和老化。

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