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    灰色聚類法在省道瀝青路面使用性能評價中的應(yīng)用★

    2019-10-29 09:14:42陳悅新呂興琴
    山西建筑 2019年18期
    關(guān)鍵詞:使用性能白化車轍

    陳悅新 呂興琴 曹 偉

    (1.南通理工學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇 南通 226002; 2.南通理工學(xué)院計算機(jī)與信息工程學(xué)院,江蘇 南通 226002; 3.海安市交通運(yùn)輸局,江蘇 南通 226600)

    近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛增長,頒布的關(guān)于公路養(yǎng)護(hù)尤其是瀝青路面方面的規(guī)范,已經(jīng)跟不上時代的發(fā)展。因此對瀝青路面評價指標(biāo)進(jìn)行研究就顯得尤其重要。

    1 現(xiàn)有瀝青路面使用性能評價方法

    現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)范規(guī)定一級公路的路面性能由路面破損狀況、車轍深度、平整度、抗滑性能和路面結(jié)構(gòu)承載能力等五個因素共同決定的[1,2],二級公路及以下的路面使用性能由路面破損狀況、平整度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等三個指標(biāo)共同決定。各自的評分原則(其值越大,表示路況越好),如表1所示[3]。

    表1 公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

    因江蘇地區(qū)省道以二級公路居多,所以將重點(diǎn)研究路面破損狀況、平整度、車轍和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等四個指標(biāo)。

    1.1 瀝青路面的破損狀況(PCI)

    PCI=100-a0DRa1

    (1)

    (2)

    其中,DR為折合后的總破損面積與調(diào)查面積的比值,%;Ai為第i類路面損壞的面積,m2;A為路面調(diào)查總面積,m2;wi為第i類路面損壞的權(quán)重;a0為瀝青路面采用15.00;a1為瀝青路面采用0.412;i為路面病害形式;i0為瀝青路面病害形式總和采用21。

    1.2 瀝青路面的平整度(RQI)

    (3)

    其中,IRI為國際平整度指數(shù);a0為一級、二級公路選取的數(shù)值分別為0.026,0.018 5;a1為一級、二級公路選取的數(shù)值分別為0.65,0.58。

    1.3 車轍深度指數(shù)(RDI)

    (4)

    其中,RD為車轍深度;RDa為車轍深度參數(shù),選取數(shù)值20 mm;RDb為車轍深度限值,選取數(shù)值35 mm;a0為模型參數(shù),選取數(shù)值2.0;a1為模型參數(shù),選取數(shù)值4.0。

    1.4 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(PSSI)

    (5)

    其中,a0為模型參數(shù),數(shù)值選用15.71;a1為模型參數(shù),數(shù)值選用-5.19。

    1.5 瀝青路面使用性能評價方法

    現(xiàn)行規(guī)范中,瀝青路面使用性能是由綜合評價值PQI決定的,其值越大,說明性能越好。計算公式如下:

    PQI=wPCIPCI+wRQIRQI+wRDIRDI+wSRISRI

    (6)

    其中,高速公路、一級公路WPCI,WRQI,WRDI,WSRI分別取0.35,0.4,0.15,0.1;二、三、四級公路WPCI,WRQI,WRDI,WSRI分別取0.6,0.4,0,0。

    傳統(tǒng)評價模型不能較真實(shí)的反映路面使用性能的實(shí)際狀況。本文將從此角度出發(fā),對該模型的以下缺陷進(jìn)行完善:1)綜合評價值相差小而評價結(jié)果相差較大;2)傳統(tǒng)模型所得的綜合評價結(jié)果與路面實(shí)際狀況關(guān)聯(lián)性較少。

    2 運(yùn)用灰色聚類理論對路面使用性能進(jìn)行評價

    本文將采用基于三角白化權(quán)函數(shù)的灰色聚類模型來評價路面的使用性能[4]。具體評價步驟如下:

    1)明確項(xiàng)目路段的評價對象、評價指標(biāo)以及評價灰類。將項(xiàng)目路段劃分為t個聚類評價對象、n個聚類評價指標(biāo)(n分別為破損狀況、平整度、車轍、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度4個影響因素)、m個不同評價灰類(m分別為優(yōu)、良、中、次、差5個灰類)。

    2)明確每個聚類評價指標(biāo)的閥值,見表2,表3。

    表2 評價指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)表

    表3 白化權(quán)函數(shù)的閥值表

    3)計算每個評價指標(biāo)關(guān)于優(yōu)、良、中、次、差等5個灰類的聚類權(quán)值。

    (7)

    表4 灰色聚類權(quán)值表

    4)確定各個評價指標(biāo)白化權(quán)函數(shù)的方程表達(dá)式:

    yj=fjk

    (8)

    其中,fjk為第j個評價指標(biāo)關(guān)于第k個灰類的三角白化權(quán)函數(shù)方程式,具體公式見式(9)~式(13):

    (9)

    (10)

    (11)

    (12)

    (13)

    其中,x為PCI值。

    PCI,RQI,RDI,PSSI4個指標(biāo)的評價指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)表都是相同的,故PCI,RQI,RDI,PSSI這4個評價指標(biāo)的三角白化函數(shù)表達(dá)式是相同的。

    5)求聚類值。為防止其他指標(biāo)對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響,增加權(quán)重系數(shù)wj,PCI,RQI,RDI的wj取1,PSSI的wj取2?;翌惥垲愔档谋磉_(dá)式如下:

    (14)

    6)對評價段落(即評價對象)聚類分析,找出該段落所有灰色聚類值中的最大值。

    3 案例分析

    以S264揚(yáng)州段K227+000~K230+200為例,全長3.2 km,項(xiàng)目路段路面調(diào)查結(jié)果匯總表如表5所示,兩種模型計算結(jié)果如表6所示。

    表5 S264揚(yáng)州段K227+000~K230+200路面調(diào)查結(jié)果匯總表

    表6 S264江都段路面綜合評價計算結(jié)果

    通過傳統(tǒng)評價模型可知,K227+000~K230+200三個段落的綜合計算結(jié)果分別為83.7,83,81.2,表示路面使用性能應(yīng)該較好,與灰色聚類模型所得結(jié)果相反。

    4 結(jié)語

    本文在介紹了傳統(tǒng)瀝青路面使用性能的評價方法的基礎(chǔ)上,提出灰色聚類的評價模型,給出該模型下評價省道路況的具體步驟,并對模型評價結(jié)果的可靠度進(jìn)行分析驗(yàn)算,得出了采用灰色聚類模型方法評價更貼近實(shí)際的結(jié)果。

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