一種路面鋪設(shè)方案的決策方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及路面鋪設(shè)，尤其涉及一種路面鋪設(shè)方案的決策方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的道路設(shè)計在確定設(shè)計方案時僅考慮路面承載能力、功能需求的滿足及建設(shè) 成本核算等因素，通過長期道路使用的驗(yàn)證，這種設(shè)計理念下設(shè)計的路面鋪設(shè)方案，其道路 在后期使用中會存在這樣的問題，維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用往往要超過初期建設(shè)的費(fèi)用。這是因?yàn)閭?統(tǒng)的道路設(shè)計忽視了道路是一種長期使用的產(chǎn)品，在方案決策時只分析初期建設(shè)過程的路 面性能、建設(shè)費(fèi)用，而未從道路整個生命周期所需的路面性能與經(jīng)濟(jì)性做全面綜合的縝密 思慮，更未對道路建設(shè)時所消耗能源對環(huán)境排放的影響，因此目前對道路設(shè)計及決策缺乏 從道路生命周期來考慮路面性能的要求及建設(shè)初期對環(huán)境排放的要求，從而不能得到真正 全面優(yōu)化的路面設(shè)計方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種從生命周期過程綜合考慮路用性能、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì) 成本的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法包括：
[0005] 對每一路面鋪設(shè)方案中相關(guān)于路面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的對應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行估 測；
[0006] 對估測的各指標(biāo)按極大型或極小型屬性分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化 指標(biāo)值；
[0007] 設(shè)置各指標(biāo)所對應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，并對權(quán)重系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值進(jìn)行設(shè)定計算 得到對應(yīng)路面鋪設(shè)方案的綜合評價值，選取具有最高綜合評價值的路面鋪設(shè)方案作為最終 采用方案。
[0008] 所述指標(biāo)包括路面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的一級指標(biāo)，且每一項(xiàng)一級指標(biāo)至 少包含一項(xiàng)二級指標(biāo)；每一項(xiàng)一級指標(biāo)和二級指標(biāo)分別設(shè)置有對應(yīng)的一級權(quán)重系數(shù)和二級 權(quán)重系數(shù)；所述設(shè)定計算是一路面鋪設(shè)方案中所有二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值分別與對應(yīng)該 二級指標(biāo)的二級權(quán)重系數(shù)及對該二級指標(biāo)對應(yīng)的一級指標(biāo)的一級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)之積的和， 即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：包括 對每一路面鋪設(shè)方案中相關(guān)于路面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的對應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行估測； 對估測的各指標(biāo)按極大型或極小型屬性分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo) 值； 設(shè)置各指標(biāo)所對應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，并對權(quán)重系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值進(jìn)行設(shè)定計算得到 對應(yīng)路面鋪設(shè)方案的綜合評價值，選取具有最高綜合評價值的路面鋪設(shè)方案作為最終采用 方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述指標(biāo)包括 路面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的一級指標(biāo)，且每一項(xiàng)一級指標(biāo)至少包含一項(xiàng)二級指標(biāo)；每 一項(xiàng)一級指標(biāo)和二級指標(biāo)分別設(shè)置有對應(yīng)的一級權(quán)重系數(shù)和二級權(quán)重系數(shù)；所述設(shè)定計算 是一路面鋪設(shè)方案中所有二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值分別與對應(yīng)該二級指標(biāo)的二級權(quán)重系 數(shù)及對該二級指標(biāo)對應(yīng)的一級指標(biāo)的一級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)之積的和，即ν=ΣC^x WX %); /=1 式中：4為第i項(xiàng)一級指標(biāo)中第j項(xiàng)二級指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，Wi為第i項(xiàng)一級權(quán)重因子， Wij為第i項(xiàng)一級指標(biāo)中第j項(xiàng)二級指標(biāo)的二級權(quán)重因子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述路面特性 的一級指標(biāo)屬下包括水穩(wěn)層疲勞壽命、瀝青層永久變形量和瀝青層平整度指數(shù)三個二級指 標(biāo)；所述經(jīng)濟(jì)特性的一級指標(biāo)屬下包括計算期內(nèi)各年凈現(xiàn)值和的一個二級指標(biāo)；所述排放 特性的一級指標(biāo)為對應(yīng)于能耗產(chǎn)生的包括全球變暖物質(zhì)、酸化效應(yīng)物質(zhì)、危害健康物質(zhì)和 顆粒物質(zhì)四個二級指標(biāo)；排放特性一級指標(biāo)所包括的每一個二級指標(biāo)還至少包含一個以上 的影響因子，每一影響因子設(shè)有對應(yīng)的特征參數(shù)；所述全球變暖二級指標(biāo)包含C02、01 4和 N2O三個影響因子，對應(yīng)特征參數(shù)依次為1，25, 298 ;所述酸化效應(yīng)二級指標(biāo)包含S02、NOjP NH3三個影響因子，對應(yīng)特征參數(shù)依次為1，0. 7,1. 88 ;所述危害健康二級指標(biāo)包含SO 2、N0x、 CO和NMVOC四個影響因子，對應(yīng)特征參數(shù)依次為0. 096,1. 2, 2. 4,0. 64 ;所述顆粒物質(zhì)包含 PMltl和PM2.5兩個影響因子；對應(yīng)特征參數(shù)都為1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述排放特性 一級指標(biāo)屬下所包括的所有二級指標(biāo)值用該二級指標(biāo)中的一個影響因子的等效當(dāng)量值表 示，所述排放特性一級指標(biāo)屬下所包括的全球變暖物質(zhì)、酸化效應(yīng)物質(zhì)、危害健康物質(zhì)的二 級指標(biāo)分別用C0 2、SO2、二氯苯氣體排放的當(dāng)量值表示；排放特性一級指標(biāo)屬下的第i項(xiàng)二 級指標(biāo)的當(dāng)量值EL i為該i項(xiàng)二級指標(biāo)中j個影響因子排放值I u分別與對應(yīng)的特征參數(shù) Cij之積的和，即 EI i = Σ (I u XCij)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：對應(yīng)于所述路 面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的一級指標(biāo)所設(shè)置的一級權(quán)重系數(shù)依次為0. 4、0. 3、0. 3 ;路 面特性一級指標(biāo)所包括的水穩(wěn)層疲勞壽命、瀝青層永久變形量和瀝青層平整度指數(shù)的二級 指標(biāo)的二級權(quán)重系數(shù)依次為〇. 5、0. 3、0. 2 ;經(jīng)濟(jì)特性一級指標(biāo)所包括的計算期內(nèi)各年凈現(xiàn) 值和的二級指標(biāo)的二級權(quán)重系數(shù)為1 ;排放特性一級指標(biāo)所包括的能耗二級指標(biāo)、全球變 暖物質(zhì)二級指標(biāo)、酸化效應(yīng)物質(zhì)二級指標(biāo)、危害健康物質(zhì)二級指標(biāo)和顆粒物質(zhì)二級指標(biāo)的 二級權(quán)重系數(shù)依次為0. 3、0. 2、0. 3、0. 1、0. 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述水穩(wěn)層疲 勞壽命的估測包括： 首先，確定初始年設(shè)計車道日平均當(dāng)量軸次N1,
式中：AADTT為2軸6輪及以上車輛的雙向年平均日交通量（輛/日）；DDF為方向系 數(shù)；LDF為車道系數(shù);m為車輛類型編號；VCDFm為m類車輛類型分布系數(shù);EALFm為m類車 輛的當(dāng)量軸載換算系數(shù)； 然后，計算設(shè)計期內(nèi)設(shè)計車道上的當(dāng)量軸載累計作用次數(shù)Ne，
式中：t為設(shè)計年限；γ為設(shè)計年限內(nèi)交通量的年平均增長率；N1為初始年設(shè)計車道 日平均當(dāng)量軸次； 最后，計算水穩(wěn)層疲勞壽命Nf2，
式中：σ t為無機(jī)結(jié)合料層層底拉應(yīng)力；Rs為無機(jī)結(jié)合料類材料彎拉強(qiáng)度；β為可靠 度指標(biāo)；ke為考慮收縮裂縫影響的應(yīng)力增大系數(shù)；ks為彎拉強(qiáng)度設(shè)計值現(xiàn)場綜合調(diào)整系 數(shù)，；ka為考慮裂縫擴(kuò)展的生命增大系數(shù)；kT2為溫度調(diào)整系數(shù)；a，b為試驗(yàn)回歸參數(shù)；k D為 材料疲勞性能的標(biāo)準(zhǔn)偏差值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述瀝青層永 久變形量的估測包括： 首先，對瀝青層進(jìn)行分層； 然后，通過輪轍試驗(yàn)來計算各分層的永久變形量Ra，
式中：K為綜合修正系數(shù)，K = (CJC2 · cbpth) · 0. 9731depth，其中 C =-1.61x10 4/>: +9.79x10 -17.342 ， I a a C2 = I .()5 X I () V/j - 2.686 X I () + 1.0798，Cbpth 為瀝青層分層深度，ha 為瀝青層厚 度；而TpPpNpVphtl為分層瀝青混合料輪轍試驗(yàn)時對應(yīng)試件的試驗(yàn)溫度、壓強(qiáng)、加載次數(shù)、 空隙率和厚度；T為瀝青層永久變形等效溫度，p為瀝青層分層頂面豎向壓應(yīng)力，凡4為瀝青 層永久變形設(shè)計期內(nèi)設(shè)計車道設(shè)計軸載累計作用次數(shù)，V為瀝青層施工完成后的初始空隙 率，h為分層厚度；μ為為設(shè)計車道輪跡橫向分布系數(shù)；R tl為瀝青混合料輪轍試驗(yàn)的總變形 量（mm); 最后，通過計算各分層永久變形量得到瀝青層的永久變形量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述瀝青層平 整度的估測是通過相關(guān)整度指數(shù)IRI的瀝青路面行駛質(zhì)量衰變方程IRI = 〇\6&進(jìn)行的預(yù) 測計算， 式中：c、d為平整度模型參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述計算期內(nèi) 各年的凈現(xiàn)值和是以Ikm路的半幅路面為計算單元在計算期內(nèi)包括的初期建設(shè)費(fèi)用和壽 命期限內(nèi)日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、大中修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用以及壽命期末殘值的總和。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：所述全球變暖 物質(zhì)二級項(xiàng)目用二級指標(biāo)C02的當(dāng)量值替代；所述酸化物質(zhì)二級項(xiàng)目用二級指標(biāo)SO 2的當(dāng) 量值替代；所述危害健康物質(zhì)二級項(xiàng)目用二級指標(biāo)當(dāng)量值替代。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，其特征在于：對于極大型屬 性的指標(biāo)是按^ = 一進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理，得到的對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值X%對于極 max-min _ max-x 小型屬性的指標(biāo)是按I 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理，得到的對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值X' LllciA IlllIl 式中：x為一鋪設(shè)方案中某項(xiàng)一級指標(biāo)值，min為各備選中所有該一級指標(biāo)值中的最小 值，max為各備選方案中所有該一級指標(biāo)值中的最大值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種路面鋪設(shè)方案的決策方法，該方法包括對每一路面鋪設(shè)方案中相關(guān)于路面特性、經(jīng)濟(jì)特性和排放特性的對應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行估測；對估測的各指標(biāo)按極大型或極小型屬性分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值；設(shè)置各指標(biāo)所對應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，并對權(quán)重系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)值進(jìn)行設(shè)定計算，得到對應(yīng)路面鋪設(shè)方案的綜合評價值，選取具有最高綜合評價值的路面鋪設(shè)方案作為最終采用方案。其優(yōu)點(diǎn)是，從多種因素考慮對路面設(shè)計進(jìn)行綜合決策，并在路面特性中考慮壽命周期的性能，使路面設(shè)計具有更好的性價比，并且能制定出更科學(xué)、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的路面設(shè)計方案；同時在測算過程既簡便并能客觀、定量給出所需數(shù)據(jù)。
【IPC分類】E01C7-32, E01C1-00
【公開號】CN104878669
【申請?zhí)枴緾N201510142153
【發(fā)明人】朱浩然, 盧勇, 蔡海泉, 吳昊, 吳春穎, 嚴(yán)金海, 溫肖博, 李鋒
【申請人】蘇交科集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月27日