预防性养护的时机与效果
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20102010-5-29
11
1、 预防性养护关键技术
最佳费用效益法
找出由于养护的延迟而增加的成本和由于提前养护引起的 年度费用提高之间的最佳关系
20102010-5-29
12
1、 预防性养护关键技术
最佳费用效益法 效益费用评估法：用效益与费用的比值来 衡量 生命周期评估法：是在一定的时期内，通 过分析某一路段的初建费用和以后的折扣 费用来评价其经济价值的过程
罩面费用现值
MC = 11.25h ×1000 × 2.75 × 4 /(1 + 6%)t
20102010-5-29 30
北京市预防性养护对策研究
效益计算
养护措施1 养护措施2 养护措施i
①
路龄
ti+1
Bi =
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∫ [ PCI (t ) − PCI
ti
0
(t )]dt
31
北京市预防性养护对策研究
20102010-5-29
北京市公路路面现状统计分析结果
16
北京市公路现状的调查分析
调查共14个路段、约150km，覆盖大兴、 通州、顺义、平谷、怀柔和昌平6个区
黄马路
20102010-5-29 17
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18
北京市公路现状的调查分析
养护成效比较明显，整体路况水平非常好，但大量的路在同 一时间集中大中修，可能会在未来造成某一时段的集中养护 需求压力，值得关注。 随着交通的增长，部分等级不是很高的道路承担了与其道路 结构不相适应的交通，对于这样的道路，应该特别关注，根 据实际的交通状况制定合理的改建计划。 原材料质量是一个比较突出的问题，应重点关注，建议可分 区域、分用途建立固定原材料供应点，以确保质量。 对于那些基层较好，路面损坏发展稳定的旅游线等道路，最 适合采取预防性养护措施。
车型及其换算系数
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 简图 载重范围（t） 及代表车型 2.5＜W＜4 五十铃、跃进 4≤W＜7 解放、东风 2轴 W=7 黄河油罐车 2轴 车的种类 中型货车 中型货车 中型货车 大型客 车 2轴 2轴 大型货车 大型货车 中型货车 /大型货车 3轴 拖挂车 大型客 车 解放、东风+挂车 黄河、青年曼+挂车 黄河半挂 集装箱运输车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 大中型 拖拉机 半刚性 基层 满载 0.0056 0.0984 1.0 0.5913 1.8580 0.1013 0.7938 0.7387 0.4294 0.1036 1.0221 7.5505 24.3711 95.8819 0.0460 0.0460 0.2168 0.2591 0.0026 0.0590 0.0209 空载 碎砾石基层 满载 0.41 0.2401 1.0 0.774 1.4641 0.3724 1.2841 1.0657 0.7685 0.7913 1.125 5.2002 11.8929 23.3651 0.3281 0.3281
26
空载
二轴客 车 8≤W≤10 黄河、斯太尔、等 W>10 W<10 罗曼、奔驰、 东风、等 解放、吉尔 3轴
0.1164
0.0256 0.2117
8≤W≤10 解放、东风、太脱拉 三轴客 车 7≤W≤9 W≥12 W=20 W=40
车轴数≥6 中型拖拉机
0.8677
2010-5-29 大型拖拉机 17 2010-
20102010-5-29 19
路面性能衰变模型的更新
100 90 80 70 60
a
PCI
d b
50 40 30 20 10 0 0 2
c
4
6
8
y /a
10
12
14
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模型形式
α β P CI = PCI 0 1 − exp − y
tPCI = 80 × t80 PCI
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预防性养护寿命模型
预防性养护的标准 PCI:85PCI:85-90 IRI:2.5IRI:2.5-3.5
区属
昌平
道路
顺沙路
实施时间及措施
2006.7 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2005 微表处（单） 2006 微表处（双） 2007.10 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2006 微表处（单） 2007.8、9 微表处（双） 2006 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2006 微表处（双）
措施 预防性养护的时间（年） 雾状封层 裂缝填封 石屑封层 稀浆封层 薄层罩面 1～3 2～4 5～7 5～7 5～10
7
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1、 预防性养护关键技术
预防性养护措施和路面的损坏类型相对应 一般需要考虑以下因素： （1）路面的表面类型和（或）建养历史 （2）路面的功能等级分类和（或）交通量水平 （3）至少一种路面状况指数，包括损坏和（或）平整度 （4）现有损坏的详细信息 （5）几何信息，以确定路面是否需要加宽或者路肩需要修复 （6）环境状况 常用的方法是决策树法和决策矩阵法
– 费用分析 – 效益分析 – 效益费用比
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北京市预防性养护对策研究
预防性养护费用效益的计算
费用计算
– 实施费用
微表处单价为18元/m2，罩面每cm厚度为11.25元/m2 取贴现率为6% 微表处费用现值
MC = 18h × 1000 × 2.75 × 4 /(1 + 6%)t
最佳养护方案的选择
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
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养护时机
预防性养护措施 类型 微表处 2.5cm沥青混合 料罩面 4cm沥青混合 料罩面 6cm沥青混合 料罩面 微表处 2.5cm沥青混合 料罩面 4cm沥青混合 料罩面 6cm沥青混合 料罩面 2.5cm沥青混合 料罩面
6
1、 预防性养护关键技术
路面状况触发法
当路面的状况下降到指定水平时，则触发预防性 养护事件，称为路面状况触发法 RQI、DI法：用行驶质量指数RQI或破坏指数DI 来确定路面预防性养护的时机 基于时间或路况的方法：从路面的实际破坏状况 出发，找出进行预防性养护的临界破坏状态，不 同时间进行相应的预防性养护措施
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1、 预防性养护关键技术
预防性养护的路况标准
路面结构状况评价指标 路面损坏状况评价指标 路面行驶质量评价指标，一般采用国际平整度指 数IRI来进行衡量 抗滑能力评价指标 综合性能评价指标，如美国的现时服务能力指数 PSI 预防性养护一般只对路面结构强度、路面状况和 路面平整度有一定的要求
高
9
1、 预防性养护关键技术
养护对策的选择 优点： 整合了已有的使用经验 决策标准和相应对策修改方便 决策过程简单明了 可以在当地使用得非常好 非常适合作为项目级的工具
20102010-5-29 10
1、 预防性养护关键技术
缺点： 在不同地区之间的共享性较差 限制了对新方法和新工艺的使用 很难包括所有重要因素 很难形成包含多种路面损坏类型的矩阵 没有进行费用效益分析 不是很适合于网络级的应用
20
路面性能衰变模型的更新
半刚性基层 AADT A 轻 中 重 特重 8.35165 8.87575 9.6581 B 0.44141 0.42199 0.47993 4456 982 594 320 数据量 A 7.49723 8.66538 9.63269 B 0.61384 0.74238 0.45841 753 118 62 42 柔性基层 数据量
轴载换算系数的更新
半刚性基层 车 型 国道和省道 中型货车 大型货车 大型客车 拖挂车 大中型拖拉机 0.2424 0.7670 0.5497 20.0152 0.0294 县级道路 0.0871 0.6300 0.4578 19.9526 0.0194 国道和省道 0.7793 0.8468 0.7740 7.0404 无数据
14.92831 0.23109
15.82275 0.44925
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模型更新结果
21
预防性养护寿命模型
12个路段，共计100多公里 覆盖了北京市昌平、怀柔、大兴、通州和顺义5个 区。
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22
预防性养护寿命模型
预防性养护后寿命的预估
t80 = −0.472TL + 0.0601PCI t
28 0.1964
中型货车 大型货车 大型客车 拖挂车 大中型拖拉机 20102010-5-29
北京市预防性养护对策研究
费用效益分析
预防性养护措施的费用效益分析
– 费用效益分析的考虑因素 ：
预防性养护措施的单位费用 预防性养护措施的使用寿命
– 常用的方法是等效年度费用法和决策矩阵法
预防性养护的费用效益分析
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碎砾石基层 县级道路
无数据
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轴载换算系数更新结果
轴载换算系数的更新
半刚性基层 车 型 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 国道和省道 0.2424 0.1237 0.7670 0.8152 0.5497 0.4351 20.0152 9.8282 0.0294 0.0275 县级道路 0.0871 0.1061 0.6300 0.8609 0.4578 0.4317 19.9526 7.7745 0.0194 0.0275 碎砾石基层 国道和省道 0.7793 0.2061 0.8468 0.6966 0.7740 0.6208 7.0404 1.5632 无数据 0.1961 县级道路 无数据 0.1816 无数据 0.7213 无数据 0.6174 无数据 1.7713 无数据
轴载换算可建立交通量（AADT）和轴载（ ESAL）之间经验性的关系 根据车型、道路等级和路面类型分别建立 相应的换算系数
– 车型分类：中型货车、大型货车、大型客车、 拖挂车、大中型拖拉机 – 道路等级分类：干线道路（包括国道和省道） 和县级道路 – 路面类型分类：半刚性基层与碎砾石基层
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1、 预防性养护关键技术
养护时机的选择 预防性养护的经济性和有效性在很大程度 上取决于采取预防性养护措施的时机
– 应用预防性养护太晚影响路面性能，太早又会 引起别的路面问题和资金浪费 – 确定路面预防性养护的最佳时间有两种方法： 路面状况触发法和最佳费用效益法
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1、 预防性养护关键技术
费用效益分析
预防性养护方案的费用效益分析 费用效益法：
效益费用比= 养护方案总效益 养护方案总费用
费用：寿命周期费用分析法，费用项目主要包括公 路单位费用、用户费和社会费用三个方面 效益：路面状况的改善和路面使用寿命的延长
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2 预防性养护实例
北京市公路路面 预防性养护技术对策
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北京市公路现状的调查分析
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
弯沉 路面损坏 平整度 交通量
弯沉
损坏
平整
交通
差 次 不足 临界 足够 中 良 优 较差 一般 良好 轻 中 重 特重
PCI
67
IRI
2.5
昌平
南丰路
44
3.2 3.2
怀柔
怀长路
99 89
怀柔
滦赤路
2.6
怀柔
京加路
64
3.9 3.2
怀柔
京加路
73 100
怀柔
台关路
2.6
大兴
黄马路
94
0
通州
觅凤路
89 81
3.3 1.4
通州
京塘路
顺义
龙塘路
90
1.9
顺义
顺平路
89
1.6
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轴载换算系数的更新
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8
1、 预防性养护关键技术
决策矩阵、决策树法
预防性养护措施 平整度 低 封缝 石屑封层 稀浆封层 微表处 薄层罩面
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图例： 可应用预防性养护 需研究才可以用预防性养护 不用预防性养护措施
路面状况触发法
预防性养护应用的路况 车辙 低 高 纵、横向裂 缝 低 高 松散 低 高 泛油 低 高 疲劳裂 缝 低 高
预防性养护的时机与效果
孙立军 教授 交通运输工程学院 2009.5.21
主要内容
预防性养护关键技术 预防性养护实例 公路养护绩效评价
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2
1、 预防性养护关键技术
选择恰当的路面 选择恰当的时机 选择恰当的措施
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1、 预防性养护关键技术
路面的选择 预防性养护措施必须应用于路面结构强 度充分的路面上 预防性养护措施的应用要求路面状况处 于良好状态 预防性养护对路面状况也有一定的微观 要求
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1、 预防性养护关键技术
最佳费用效益法
找出由于养护的延迟而增加的成本和由于提前养护引起的 年度费用提高之间的最佳关系
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1、 预防性养护关键技术
最佳费用效益法 效益费用评估法：用效益与费用的比值来 衡量 生命周期评估法：是在一定的时期内，通 过分析某一路段的初建费用和以后的折扣 费用来评价其经济价值的过程
罩面费用现值
MC = 11.25h ×1000 × 2.75 × 4 /(1 + 6%)t
20102010-5-29 30
北京市预防性养护对策研究
效益计算
养护措施1 养护措施2 养护措施i
①
路龄
ti+1
Bi =
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∫ [ PCI (t ) − PCI
ti
0
(t )]dt
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北京市预防性养护对策研究
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北京市公路路面现状统计分析结果
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北京市公路现状的调查分析
调查共14个路段、约150km，覆盖大兴、 通州、顺义、平谷、怀柔和昌平6个区
黄马路
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北京市公路现状的调查分析
养护成效比较明显，整体路况水平非常好，但大量的路在同 一时间集中大中修，可能会在未来造成某一时段的集中养护 需求压力，值得关注。 随着交通的增长，部分等级不是很高的道路承担了与其道路 结构不相适应的交通，对于这样的道路，应该特别关注，根 据实际的交通状况制定合理的改建计划。 原材料质量是一个比较突出的问题，应重点关注，建议可分 区域、分用途建立固定原材料供应点，以确保质量。 对于那些基层较好，路面损坏发展稳定的旅游线等道路，最 适合采取预防性养护措施。
车型及其换算系数
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 简图 载重范围（t） 及代表车型 2.5＜W＜4 五十铃、跃进 4≤W＜7 解放、东风 2轴 W=7 黄河油罐车 2轴 车的种类 中型货车 中型货车 中型货车 大型客 车 2轴 2轴 大型货车 大型货车 中型货车 /大型货车 3轴 拖挂车 大型客 车 解放、东风+挂车 黄河、青年曼+挂车 黄河半挂 集装箱运输车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 拖挂车 大中型 拖拉机 半刚性 基层 满载 0.0056 0.0984 1.0 0.5913 1.8580 0.1013 0.7938 0.7387 0.4294 0.1036 1.0221 7.5505 24.3711 95.8819 0.0460 0.0460 0.2168 0.2591 0.0026 0.0590 0.0209 空载 碎砾石基层 满载 0.41 0.2401 1.0 0.774 1.4641 0.3724 1.2841 1.0657 0.7685 0.7913 1.125 5.2002 11.8929 23.3651 0.3281 0.3281
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空载
二轴客 车 8≤W≤10 黄河、斯太尔、等 W>10 W<10 罗曼、奔驰、 东风、等 解放、吉尔 3轴
0.1164
0.0256 0.2117
8≤W≤10 解放、东风、太脱拉 三轴客 车 7≤W≤9 W≥12 W=20 W=40
车轴数≥6 中型拖拉机
0.8677
2010-5-29 大型拖拉机 17 2010-
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路面性能衰变模型的更新
100 90 80 70 60
a
PCI
d b
50 40 30 20 10 0 0 2
c
4
6
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y /a
10
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模型形式
α β P CI = PCI 0 1 − exp − y
tPCI = 80 × t80 PCI
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预防性养护寿命模型
预防性养护的标准 PCI:85PCI:85-90 IRI:2.5IRI:2.5-3.5
区属
昌平
道路
顺沙路
实施时间及措施
2006.7 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2005 微表处（单） 2006 微表处（双） 2007.10 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2006 微表处（单） 2007.8、9 微表处（双） 2006 微表处（双） 2007.6 微表处（双） 2006 微表处（双）
措施 预防性养护的时间（年） 雾状封层 裂缝填封 石屑封层 稀浆封层 薄层罩面 1～3 2～4 5～7 5～7 5～10
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1、 预防性养护关键技术
预防性养护措施和路面的损坏类型相对应 一般需要考虑以下因素： （1）路面的表面类型和（或）建养历史 （2）路面的功能等级分类和（或）交通量水平 （3）至少一种路面状况指数，包括损坏和（或）平整度 （4）现有损坏的详细信息 （5）几何信息，以确定路面是否需要加宽或者路肩需要修复 （6）环境状况 常用的方法是决策树法和决策矩阵法
– 费用分析 – 效益分析 – 效益费用比
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北京市预防性养护对策研究
预防性养护费用效益的计算
费用计算
– 实施费用
微表处单价为18元/m2，罩面每cm厚度为11.25元/m2 取贴现率为6% 微表处费用现值
MC = 18h × 1000 × 2.75 × 4 /(1 + 6%)t
最佳养护方案的选择
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
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养护时机
预防性养护措施 类型 微表处 2.5cm沥青混合 料罩面 4cm沥青混合 料罩面 6cm沥青混合 料罩面 微表处 2.5cm沥青混合 料罩面 4cm沥青混合 料罩面 6cm沥青混合 料罩面 2.5cm沥青混合 料罩面
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1、 预防性养护关键技术
路面状况触发法
当路面的状况下降到指定水平时，则触发预防性 养护事件，称为路面状况触发法 RQI、DI法：用行驶质量指数RQI或破坏指数DI 来确定路面预防性养护的时机 基于时间或路况的方法：从路面的实际破坏状况 出发，找出进行预防性养护的临界破坏状态，不 同时间进行相应的预防性养护措施
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1、 预防性养护关键技术
预防性养护的路况标准
路面结构状况评价指标 路面损坏状况评价指标 路面行驶质量评价指标，一般采用国际平整度指 数IRI来进行衡量 抗滑能力评价指标 综合性能评价指标，如美国的现时服务能力指数 PSI 预防性养护一般只对路面结构强度、路面状况和 路面平整度有一定的要求
高
9
1、 预防性养护关键技术
养护对策的选择 优点： 整合了已有的使用经验 决策标准和相应对策修改方便 决策过程简单明了 可以在当地使用得非常好 非常适合作为项目级的工具
20102010-5-29 10
1、 预防性养护关键技术
缺点： 在不同地区之间的共享性较差 限制了对新方法和新工艺的使用 很难包括所有重要因素 很难形成包含多种路面损坏类型的矩阵 没有进行费用效益分析 不是很适合于网络级的应用
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路面性能衰变模型的更新
半刚性基层 AADT A 轻 中 重 特重 8.35165 8.87575 9.6581 B 0.44141 0.42199 0.47993 4456 982 594 320 数据量 A 7.49723 8.66538 9.63269 B 0.61384 0.74238 0.45841 753 118 62 42 柔性基层 数据量
轴载换算系数的更新
半刚性基层 车 型 国道和省道 中型货车 大型货车 大型客车 拖挂车 大中型拖拉机 0.2424 0.7670 0.5497 20.0152 0.0294 县级道路 0.0871 0.6300 0.4578 19.9526 0.0194 国道和省道 0.7793 0.8468 0.7740 7.0404 无数据
14.92831 0.23109
15.82275 0.44925
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模型更新结果
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预防性养护寿命模型
12个路段，共计100多公里 覆盖了北京市昌平、怀柔、大兴、通州和顺义5个 区。
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预防性养护寿命模型
预防性养护后寿命的预估
t80 = −0.472TL + 0.0601PCI t
28 0.1964
中型货车 大型货车 大型客车 拖挂车 大中型拖拉机 20102010-5-29
北京市预防性养护对策研究
费用效益分析
预防性养护措施的费用效益分析
– 费用效益分析的考虑因素 ：
预防性养护措施的单位费用 预防性养护措施的使用寿命
– 常用的方法是等效年度费用法和决策矩阵法
预防性养护的费用效益分析
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碎砾石基层 县级道路
无数据
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轴载换算系数更新结果
轴载换算系数的更新
半刚性基层 车 型 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 新 旧 国道和省道 0.2424 0.1237 0.7670 0.8152 0.5497 0.4351 20.0152 9.8282 0.0294 0.0275 县级道路 0.0871 0.1061 0.6300 0.8609 0.4578 0.4317 19.9526 7.7745 0.0194 0.0275 碎砾石基层 国道和省道 0.7793 0.2061 0.8468 0.6966 0.7740 0.6208 7.0404 1.5632 无数据 0.1961 县级道路 无数据 0.1816 无数据 0.7213 无数据 0.6174 无数据 1.7713 无数据
轴载换算可建立交通量（AADT）和轴载（ ESAL）之间经验性的关系 根据车型、道路等级和路面类型分别建立 相应的换算系数
– 车型分类：中型货车、大型货车、大型客车、 拖挂车、大中型拖拉机 – 道路等级分类：干线道路（包括国道和省道） 和县级道路 – 路面类型分类：半刚性基层与碎砾石基层
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1、 预防性养护关键技术
养护时机的选择 预防性养护的经济性和有效性在很大程度 上取决于采取预防性养护措施的时机
– 应用预防性养护太晚影响路面性能，太早又会 引起别的路面问题和资金浪费 – 确定路面预防性养护的最佳时间有两种方法： 路面状况触发法和最佳费用效益法
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1、 预防性养护关键技术
费用效益分析
预防性养护方案的费用效益分析 费用效益法：
效益费用比= 养护方案总效益 养护方案总费用
费用：寿命周期费用分析法，费用项目主要包括公 路单位费用、用户费和社会费用三个方面 效益：路面状况的改善和路面使用寿命的延长
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2 预防性养护实例
北京市公路路面 预防性养护技术对策
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北京市公路现状的调查分析
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
弯沉 路面损坏 平整度 交通量
弯沉
损坏
平整
交通
差 次 不足 临界 足够 中 良 优 较差 一般 良好 轻 中 重 特重
PCI
67
IRI
2.5
昌平
南丰路
44
3.2 3.2
怀柔
怀长路
99 89
怀柔
滦赤路
2.6
怀柔
京加路
64
3.9 3.2
怀柔
京加路
73 100
怀柔
台关路
2.6
大兴
黄马路
94
0
通州
觅凤路
89 81
3.3 1.4
通州
京塘路
顺义
龙塘路
90
1.9
顺义
顺平路
89
1.6
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轴载换算系数的更新
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1、 预防性养护关键技术
决策矩阵、决策树法
预防性养护措施 平整度 低 封缝 石屑封层 稀浆封层 微表处 薄层罩面
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图例： 可应用预防性养护 需研究才可以用预防性养护 不用预防性养护措施
路面状况触发法
预防性养护应用的路况 车辙 低 高 纵、横向裂 缝 低 高 松散 低 高 泛油 低 高 疲劳裂 缝 低 高
预防性养护的时机与效果
孙立军 教授 交通运输工程学院 2009.5.21
主要内容
预防性养护关键技术 预防性养护实例 公路养护绩效评价
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1、 预防性养护关键技术
选择恰当的路面 选择恰当的时机 选择恰当的措施
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1、 预防性养护关键技术
路面的选择 预防性养护措施必须应用于路面结构强 度充分的路面上 预防性养护措施的应用要求路面状况处 于良好状态 预防性养护对路面状况也有一定的微观 要求