1　引言??

　　路面使用性能有功能性能和結構性能之分，而功能性能又包含行駛質量和安全性兩方面的內容。本文主要研究路面行駛質量及其發展變化規律。?
　　路面使用性能的預測是路面設計、路面管理、路面養護以及行車費用評估等工作的前提和基礎。與路面設計方法相比，國內外對于路面使用性能的研究顯得相對薄弱，對行駛質量的研究更是少之又少。目前，隨著路面管理系統的推廣與普及，許多國家和地區依據各自的需要和不同的客觀條件，建立了不同形式的預測模型。這些模型可以比較準確地預測整個路網中路面性能變化規律，但就特定路段而言，不能分析路面結構組合對路面使用性能的影響。?
　　在路面使用性能衰變方程?［1］的基礎上，本文以面層厚度、基層類型、交通量和路表初始彎沉等作為影響變量，借助北京地區的路況數據，利用分析標定(Analyzing Calibrating)法，建立了行駛質量衰變方程。具體過程如下：?
　　(1)影響變量的確定；?
　　(2)模型形式的選取；?
　　(3)模型參數的標定；?
　　(4)結構因素的影響。

2　研究變量的確定

2.1　研究的目標和范圍?
　　本文研究的主要目的在于探討隨著使用年限的增長、荷載和自然因素的重復作用，路面行駛質量的變化規律，模型主要用于行駛質量趨勢的定量預測。在此基礎上，定量分析路面結構對行駛質量的不同影響。?
　　在研究過程中，本文采用了以空間代時間法，即簡單認為不同時期修建的，相同結構的路面具有相同的行駛質量衰變過程。?
2.2　模型指標的選取
　　衡量路面功能性能的指標主要有兩個：國際平整度指數(IRI)和路面行駛質量指數(RQI)。LRI是利用平整度儀測量到的路面物理指標(平整度)，而RQI是人們對路面功能狀況的主觀評分。人們對RQI研究相對較多，對其發展規律也較為了解。因此，為了便于與以往的研究成果相銜接，本文選用RQI作為衡量路面功能性能狀況的指標。?
　　路面平整度是影響行駛質量的最主要的因素，在計算RQI時，本文僅僅考慮了國際平整度指數(IRI)。北京地區的數據庫僅僅提供了IRI的數值，參照以前研究成果，并與目前流行的評價方法統一，文中采用以下方程將客觀量測的IRI值轉化為RQI值。?

RQI=5-0.34*IRI

2.3　影響因素分析
2.3.1　面層厚度
　　面層直接同車輪和大氣相接觸，它承受行車荷載(豎直力、水平力和沖擊力)的直接作用，同時還受到降雨的侵蝕和氣溫變化的不利影響，對路面的使用品質有較大影響，分析表明：面層厚度對路面行駛質量有較大影響，而不同面層類型間的差別并不顯著。因此，本文僅考慮面層厚度的影響。為了分析面層的影響，根據面層厚度將其分為：0、3.3、5.5、8.8、12及＞12(cm)五類。?
2.3.2　基層類型
　　基層主要承受由面層傳遞下來的車輛豎向荷載，并把它擴散到墊層或土基中，具有足夠強度和剛度的基層是高水平行駛質量的必要保證。簡單地說基層有兩大類：半剛性基層和碎礫石基層。兩種類型基層的作用機理存在著本質上的差異，而同一類基層不同材料間性能相似。因此，根據路面的基層類型將路面分為半剛性和碎礫石兩類。?
2.3.3　結構強度
　　一定的結構強度是路面具有良好行駛質量的必要保證，結構強度足夠的路面可以有效地抵抗多種因素的不良影響，進而延緩行駛質量的衰變進程；結構強度不足時，路面結構的抵抗能力降低，荷載和溫度等因素綜合作用產生的應力對路面使用性能影響加劇，RQI衰變速率加快。?
　　通常，以路面的初始彎沉來衡量結構強度的大小，根據路面初始彎沉值的大小，將路面強度劃分為：0～30，30～45，45～60，60～90，＞90(0.01mm，標-60)五類。?
2.3.4　交通荷載?
　　交通荷載是影響路面使用性能的外在決定因素，在交通荷載的重復作用下，路面的總體結構性能減弱。路面上行駛的車輛車型繁多，各車到達時間不一，為方便起見，僅考慮交通量大小的影響，對作用時間上的差異造成的不同影響不作考慮。
　　北京地區的數據庫中將貨車、客車、人力畜車、拖拉機等車型分別登錄，給出了整條道路年平均日標準軸次(60KN)。考慮輪跡橫向分布系數等因素的影響，利用表1 中參數將交通量轉化為各條車道上的分布交通量。?
　　根據設計車道交通量差異可以將交通劃分為四個等級：特輕(≤500)、輕(500～1000)中等(1000～2000)和重(≥2000)(以標準軸載作用次數計，次/日/車道)。

車輛輪跡橫向分布系數　　表1

路面寬度(m)	交通量(次/日/車道)
≤6	0.40*ESAL
6～7	0.30*ESAL
7～9	0.25*ESAL
9～12	0.225*ESAL
12～18	0.275*ESAL/2
≥18	0.225*ESAL/2

3　模型形式的選擇

　　吸收國內外先進的建模經驗，分析我國路面行駛質量發展變化的實際模式，在選用了標準化方程的基礎上，確定路面行駛質量的預測方程如下：?

　　參數A，B分別反映了路面的壽命和路面變化的過程(性能曲線的形狀)，根據所選取指標對行駛質量發展的不同影響，將參數A，B規定為：?

　　式中：RQI—— 現時路面行駛質量指數(Riding Quality Index)；
　　　　　RQI0——新建或新近一次改建后的初始行駛質量指數；?
　　　　　Y——新建路面或路面新近一次改建距今的使用年數；
?　　　　ESAL——日當量軸載作用次數(次/日/車道)；?
　　　　　MC——面層厚度(cm)；?
　　　　　L——初始彎沉。?
　　A，B，a1，a2，a3，a4，b1，b2，b3，b4為回歸常數。?
　　RQI評分采取5分制，即最大值為5，最小值為0。一般情況下，方程中的RQI?0為5，有時略小于5，表明在使用初期路面行駛質量狀況；A，B是兩個回歸參數，具有明確的物理含義。?

4　模型參數的標定

綜合各個影響因素的交叉組合，共得到200類路面狀態組合。同時，考慮到半剛性基層與碎礫石基層作用機理的差異，將數據分為兩大類，每一類均含有100組有效分析數據。在分析過程中，為保證統計分析結果的代表性，對數據量小于5或數據離散性較大的組合均不予考慮。利用TSP統計分析軟件，經過多次合理回歸，最終得到參數A、B的各個影響系數見表2。

A、B中各回歸參數值　　　表2?

半剛性基層								碎礫石箕層
A				B				A				B
a1	a2	a3	a4	b1	b2	b3	b4	a1	a2	a3	a4	b1	b2	b3	b4
30. 06 6	0.2 39	- 0.2 38	- 0.1 19	0.5 04	0.1 50	- 0.16 4	-0.0 50	22. 38 0	0.2 16	- 0.2 11	-0.0 87	0.3 46	0.2 30	-0.1 34	- 0.0 37

5　結構組合的影響??

　　長期以來，道路研究和設計人員一直試圖通過控制路面的力學性質進而掌握使用性能的衰變規律，但有關的力學理論同路面的實際情況存在著較大差異，力學分析與使用性能間的關系是間接的，不確定的，純粹的理論模式難以提供良好的分析工具，分析可知，參數(A、B)與路面行駛質量的變化過程是一一對應的，這就使人們對于行駛質量發展的定量認識成為可能。借助模型，我們可以對各種影響因素的不同作用進行具體分析。?
5.1　基層類型的影響
　　在其它條件相同或相似的情況下，半剛性基層的于薄面層路面，體RQI值總是略高于碎礫石，但兩種路面的差距不大，對現得尤為突出，采用相同初始彎沉，兩者使用壽命差距約為1.7%。即使考慮到半剛性基層具有較強的抗變形能力(文中半剛性基層采用30，碎礫石基層采用45)，兩者的差距也僅為11%。但隨著面層厚度的增加，二者差距加大，尤其在路面使用后期更為明顯。半剛性基層由于摻加了水硬性材料，剛度和強度提高，改善了基層材料的無粘結性，提高了基層的水穩定性，可以提供較高的承載能力，良好的抗疲勞性能，路面結構在使用期間保持良好的整體性。因此，半剛性基層具有較高的行駛質量就不以為奇了，并且歷時愈久愈能顯示出承受繁重交通的能力。

5.2　面層厚度的影響
　　隨著面層厚度的增加，參數A、 B均呈增強趨勢，無論對于半剛性基層還是碎礫石基層，面層厚度對RQI的衰變過程都有較大影響，面層厚度較小，參數A、B值較小，曲線衰變曲率較大，道路的早期損壞嚴重，RQI衰變速率也較大；隨著面層厚度的增大，參數A、B值較大，衰變曲線曲率變小，RQI衰變速率變緩，路面可以在較長時期內保持較高的服務水平；薄面層(面層厚度為4cm)與厚面層(面層厚度為12cm)的使用壽命差距達30%。薄面層板體性能差，路面的早期損壞嚴重，面層厚度的增加改善了路面的板體性能，提高了路面抗變形能力，減小了傳遞到下面結構層的應力；一定厚度的面層還是基層和土基正常工作的必要保證。總的來說，面層厚度的增加延緩早期損壞的發生和發展，進而有效地延長了道路的使用壽命。?????????

5.3　結構強度的影響
　　結構強度狀況對半剛性基層的路面影響較大，薄面層(面層厚度為4cm)，結構強度狀況良好(L=30)與結構強度較差(L=75)的路面使用壽命差距為24%。面層厚度的增大使其影響更為顯著。同時，隨著初始彎沉L的增大，兩種基層類型路面間性能差異減小(對于面層厚度較大的路面結構，這種趨勢更為明顯)，參數B值甚至會出現碎礫石基層大于半剛性基層的情況。結構強度的增加，提高了路面應力和變形性能，相同環境條件下，相同荷載所引起的破壞作用降低，路面能承受更大的累計軸載作用次數。???????????

5.4　結構組合的影響?
　　根據行駛質量模型，進一步分析不同結構組合對行駛質量的影響。不同結構組合路面性能表現為不同發展趨勢，面層厚、結構強度高的路面行駛質量變化較為緩慢，薄面層低強度的路面行駛質量衰變速率較快；比較厚面層低強度和薄面層高強度路面可以發現：厚面層路面的早期性能較好而薄面層高強度路面的后期性能較好。表明有這樣一條規律存在：面層厚度對早期行駛質量影響較大，而結構強度決定了使用后期行駛質量的發展狀況。?
5.5　功能曲線
　　根據方程進一步分析可以得到累計軸載作用次數(ESAL)、結構強度(L)和行駛質量指數(RQI)的關系曲線圖。????????????

6　結論??

　　(1)將行駛質量的衰變過程與簡單參數A、B聯系起來，使人們對路面行駛質量的動態定量預測成為可能，為準確預測路面行駛質量發展趨勢提供了強有力的理論依據。?
　　(2)面層厚度對路面使用前期的行駛質量有較大影響；結構強度對路面使用后期的行駛質量影響較大。?
　　(3)在行駛質量的衰減過程中，結構組合起著重要影響，不同的影響因素其作用又不盡相同，按其影響程度的差異可有以下排序：面層厚度＞初始彎沉＞基層類型。?