基于施工数据的沥青路面性能评估研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

摘要：当前我国公路养护技术规范^[1]中规定，将高等级公路沥青路面性能评价指标分为路面破损指标、平整度指标、路面强度指标、路面抗滑指标、车辙指标和交通轴载指标等6项，评价标准分为优、良、中、次、差5个等级，国内外学者通常使用回归分析、灰色预测、人工神经网络、回归树和粗糙集理论等合适的方法对这些数据进行分析并建立模型，实现对路面性能的评估和使用寿命的计算。

关键词：沥青路面、数据分析方法、路面性能、使用寿命、评估模型。

由于我国公路养护技术规范不能够实际反映路面情况，所以张永清，贾双盈^[2]两人提出进一步评价体系，通过上述指标两两逐对比较来确定权重，将高等级公路沥青路面使用质量分为“优、良、 中、次、差”5个等级，其实质可看做灰色概念，即其等级的划分是灰的，相应分指标等次的划分也是灰的，其取值范围，根据划分的灰类，人为地划分为高等级公路，灰色区域与之相对应，再确定相关指标的函数，得到一套评价指标体系，能够改进原有评价方法。

谢远勇^[3] 提出建立ABAQUS三维模型，，选取适当的模型尺寸，定义材料参数，施加荷载及边界条件等，建立了3m*3m*3m的正方体模型模拟路面结构，对级配碎石基层沥青路面的进行宏观力学响应分析，指出了封层厚度、级配碎石基层配合比、温度对沥青路面的英雄，另外对不同层间粘结行为的路面疲劳寿命进行预估。刘伟^[4]是对交通量、温度等进行观测，重点对车辙进行分析，并通过动态模量试验和荷载计算对其进行力学分析，最后以车辙预估和疲劳开裂预估对路面性能进行预估。秦曼^[5]等人提出路面不平度模型，建立模拟路面不平度的初始波形函数q₀(x)=A₀sin (wx)以及1/2车辆振动模型，并根据模型计算出车辆动荷载p_f和p_r，基于动荷载对路面使用寿命预估，同样谷铁英^[6] 是以路面平整度作为路面性能的评价指标，但未做出相关数据进行论证，而目前的路面平整度状况以国际平整度指数（IRI）作为通用指标，标定其他平整度指标，且我国已得到平整度检测设备的测定结果与国际平整度有良好线性关系并建立标定关系。张文^[7]通过计算得出理论寿命M与设计时确定的标准轴载作用次数相比，便可确定路面的剩余寿命，或者根据调查的当时交通量和今后交通增长的预估，估算出路面还能使用的年数。

确定所需要的数据类型后，找到能够准确预估沥青路面使用性能和使用寿命的模型。国外学者M. Miradi介绍了4种常用的分析数据所使用的模型，分别是人工神经网络、支持向量回归、回归树和粗糙集理论，同时这4种模型也可以进行数据类型的确定。其中人工神经网络是将人工神经网络与道路工程相结合，是一种新型的智能计算技术，具有自适应、自学习以及处理含有噪声和不确定因素数据等特点，能够建立高度非线性映射关系。国外研究经验表明，神经网络技术在路面使用性能评价预估方面有较好的适用性，季天剑、黄晓明、陈荣生^[9]将人工神经网络应用在路面使用性能分析中，利用其高度的非线性映射能力和泛化能力，强大的自学习功能，研究了路面使用性能指标中路面破损状况同路面结构强度，路面平整度和路面抗滑能力之间的内在联系。此外国内学者也使用不同方法进行建模，在我国最早期研究道路路面时，使用的是回归模型法的对路面使用性能评价，王茵，胡昌斌，才华，周蓝玉^[10]通过建立数学模型，利用多元回归分析得出路况综合评价指标与各影响因素之间的函数关系式，但此方法由于路面复杂，存在模糊性、随机性、偶然性等误差，很难反映实际情况，因此将模糊集合理论引入路面评价，建立模糊评价集，通过对专家主观评分结果的整理和分析，可得出各个指标模糊评价集的隶属度函数，通过对隶属度函数以及对路面实测指标对路面使用性能进行评价，但是在其综合评价中一般采用线性加权平均模型得到判断集，使判断结果存在误差，因此在应用模糊数学做路面使用性能评价时，确定隶属函数以及合理解决权重分配都是关键问题。李静^[11]则是总结了前人试验方案后，进行沥青疲劳试验，研究低温开裂性，建立Burgers 粘弹性模型并结合边界条件得出温度应力的计算公式以及产生应变能的计算方法，建立能量对沥青路面低温开裂进行预估模型，实现对道路性能预估。

除此之外，P. Tian, A. Shukla, L. Nie, G. Zhan, S. Liu^[14]采用三种不同级配的沥青混合料，将其作为试验材料，计算出其高温稳定性、剪切应力和耐久性因子得分，将这3个数据作为坐标轴，建立一个三维空间，三维图形中的三种沥青混合料路面性能因子得分形成三个相对独立的分散点分布组。他们认为这三组分散点反映了具有性能特征的独特方式，它与道路的性能密切相关。L. Premkumar, W.R. Vavrik^[15]使用的是现有模型CRS模型，他们所需要确定的数据包括计算得到的CRS值、交通当量单轴载荷、评估路面部分的年龄和施工信息和厚的信息，这些都是从现有收费公路路面管理系统数据库中采集得到了，利用CRS预测方程可以建立出CRS模型，此外对于路面类型的预测CRS值做出评估，交通量和厚度都用于评估模型，最终得到的CRS性能模型用于计算剩余使用寿命。Z. Ambassa, F. Allou, C. Petit, R.M. Eko^[16]则是基于粘弹性有限元方法提出一种确定多轴移动交通荷载而引起的沥青路面退化的模型，这种模型适合承受多轴交通荷载的沥青路面，对此模型所需要的数据类型包括路面结构、荷载速度、荷载配置和沥青材料温度，此外还使用Homsi模型对寿命进行预测，预测结果相对较好。G. Hongren S. Yiren H. Wei P. P. Andrzej H. Baoshan^[17]使用的是随机森林算法，有预测因子进行组合，而且每棵树都依赖于独立采样的随机向量值，通过数据样本生长，得到许多相同分布的决策树，用于预测，从而确定对路面性能至关重要的混合料特性。

综上所诉，对于路面性能的使用寿命这方面来说，国内外研究方向各有不同，并且方法也不相同，但其研究时，首先会确定研究思路，选择研究方法，然后根据方法找到该实验中对路面性能和使用寿命影响大并且合适的数据，接着进行数据分析，所以建立的模型也是互有差异，多种模型的优劣对本课题关于沥青路面性能的研究有深刻的意义。数据的分析在何时何地都能对研究有所裨益，选择合适的数据处理方式对于我今后确定数据有很好的启发作用。

参考文献

[1]JTJ073—96．公路养护技术规范[s]．1996． JTJ073—96．Technique regulations of Highway Mainte— nance Management[S]．1996

[2]张永清,贾双盈.高等级公路沥青路面性能评价方法[J].长安大学学报(自然科学版),2005(02):11-15.