考虑全寿命周期内多目标需求的沥青路面养护决策理论和方法

Maintenance and management of asphalt pavement has become the one of the most important works of traffic facilities construction in China. The scientific maintenance decision of asphalt pavement is very important, which is related to the economic benefits, pavement serviceability, traffic energy consumption, greenhouse gas emission and traffic safety. By trough indoor theoretical and experimental study, together with the investigation and analysis of actual pavement performance, the prediction model of pavement performance under different using condition and maintenance pattern will be studied. The optimized decision support model of asphalt pavement construction and maintenance combination is studied based on life cycle analysis under the constraint condition of pavement service performance. Traffic simulation method is used to evaluate the influence of maintenance project on traffic running condition quantitatively, in the same time, the influence of traffic jam induced by maintenance project on traffic environment and safety is also studied and evaluated quantitatively. Finally, the maintenance decision support model of asphalt pavement considering multi-objective demand during whole life cycle is established. This study can solve the problem that how to make maintenance decision of asphalt pavement when the serviceable performance of asphalt pavement during life cycle is stipulated, which can achieve the best economic benefit, the lowest harmful influence on traffic running condition, the smallest influence on traffic environment and the best traffic safety level. The result of this study can give support to the construction and maintenance project of asphalt pavement as a theory guide. This study has signification function for upgrading serviceability of asphalt pavement, decreasing environment pollution induced by traffic jam and increasing traffic safety level in China.

沥青路面养护维修和管理已经成为我国道路交通设施建设的主要工作内容之一，如何科学地进行路面养护决策事关经济效益、路面服务质量、交通能耗、环境排放和路面行车安全。 课题通过室内理论和实验研究、实际路面性能调查和分析等，对不同使用条件和养护状态下的沥青路面性能预测模型进行研究。结合寿命周期分析方法，研究路面性能约束条件下的路面建设和养护维修的优化模型。利用仿真技术研究路面养护维修对交通影响以及交通影响对环境、安全扩散效应的定量评价方法。在上述研究基础上，提出考虑全寿命周期内多目标需求的沥青路面养护决策理论和方法。 该研究将解决使用期内满足沥青路面舒适安全性使用要求的前提下，如何进行技术经济效益好、交通和环境影响最小、交通安全水平高的沥青路面多目标养护维修决策问题。研究成果将为我国沥青路面养护维修工作提供理论指导，对于提高我国沥青路面服务质量、促进道路交通的环保和安全性具有重要理论价值和应用前景。

本课题提出了全寿命周期内不同养护模式下的沥青路面预测模型，基于耐久性的沥青路面建设和使用周期养护方案优化，沥青路面养护的交通影响及其扩散效应的定量评价，多目标约束的沥青路面养护维修决策模型。.首先，本课题分析了路面性能衰变预测的复杂性。总结评述了国内外沥青路面性能预测的方法以及各类方法的特点和实用性、局限性。基于多年实测数据建立了不同处置策略的路面性能衰变指数预测模型。预测模型的预测结果可满足不同使用目的的需要。既可以用于对现况道路实际状态的预测和评价，也可以预测沥青路面不进行养护情况下的状况指数，结果可用于指导沥青路面的养护决策。.其次，本课题通过大量试验研究了沥青胶结料的自愈合特点，提出了评价在役沥青路面沥青混合料力学性能的试验方法，对比研究了室内外老化条件下沥青混合料力学性能衰变特点，阐明了在役沥青路面沥青混合料老化特点及其成为耐久性路面的巨大潜力。在大量试验、检测、调研和力学分析基础上，提出了半刚性基层沥青路面的分类评价标准，探讨了减少结构性大修的可能性。根据半刚性基层路面的评价结果，得出了寿命周期内提升耐久性并能减少结构性大修的分类养护方案。.第三，本课题通过大量调研及交通仿真软件建立了道路路面养护的交通影响、能耗影响和环境影响的定量评价方法，得出了相关计算模型和计算方法。以北京市道路路面大修养护工程为依托，进行了考虑考虑交通影响及其扩散效应的养护方案编制方法研究，取得较好效果。.最后，在已有研究基础上，提出了多目标约束的沥青路面养护维修决策模型体系，即考虑了多因素并以路面使用性能的限值、路段的年养护次数、交通环境各项成本、年养护资金、寿命周期内维养总次数为约束条件的沥青路面养护维修决策模型体系。阐明了模型的使用方法。并与有关单位合作开展了考虑多目标需求的养护决策方法工程化应用研究，项目成果在北京市推广应用后，取得了较好的经济效益和社会效益。