第1章绪论
1.1路面性能的概念
道路交通是人类最古老的交通方式之一，也是现代最便捷和常用的交通方式，在人类历史发展中发挥着重要作用。道路是道路交通的基础设施，道路设施的好坏决定道路交通的服务水平，因此，道路设施建设和管理水平对道路交通的运营具有重要影响。
通常来说，道路设施一般包括道路线形和道路路面两个主要部分。
道路线形指道路平面、纵断面和横断面的变化情况，主要评价指标包括道路的平曲线半径、纵曲线半径、坡度、道路宽度等。在此基础上，为保证现代道路机动化交通的快捷、舒适、安全运行，又衍生出平曲线线形特征、路面超高与加宽、横断面布置、平纵横协调等道路线形的评价指标。道路线形是道路设施的主要评价对象，道路线形指标的高低在某种程度上决定道路设施的技术等级、服务能力和水平。
道路路面宏观上来说是指道路设施的实体部分，包括路基、基层、面层和附属设施。道路路面设施的建设质量、建设水平、养护管理水平决定道路设施的使用寿命和服务质量。没有良好的道路路面设施，再好的道路线形也不能保证道路交通的高效运行。道路路面的各个部分是相互支持、相互作用的，良好的路基为路面提供稳定的基础，保证路面在不同的使用环境下都具有良好的使用性能；良好的基层为路面承担交通荷载提供坚实的基础;面层材料与自然环境接触，防止自然破坏因素对道路结构的侵蚀，同日寸为车辆运行提供舒适、安全的环境;附属设施则为道路设施提供保护，同时为道路交通提供安全保障。因此，现代道路路面的路基、基层、面层、附属设施是道路设施的必要组成部分，缺一不可，而且均须保持良好的技术状态。任何一个组成部分发生变化或出现劣化，都会使道路路面性能下降，进而影响道路交通的顺畅运行。
虽然道路路面的各个组成部分具有不同的性能和评价指标，但对于一个已经运行的道路路面来说，路基、基层、面层和部分附属设施性能的变化会通过路面表面性能的变化反映出来，路面表面性能的好坏可以综合反映道路路面设施的技术状况。因此’对于实际使用中的道路路面，一般通过“道路路面表面性能”的评定来评价道路路面设施的技术状况和服务水平。
道路路面表面性能也简称为路面性能或路面使用性能。20世纪60年代，GArey和Irick首次提出了路面使用性能的概念，并将路面使用性能定义为“路面服务能力的演变历程”，按此定义提出了当前服务指数（presentserviceAbilityin-dex，PSI)这一使用性能指标。1987年，美国公路战略研究计划（StrategicHigh-wayResearchProgram，SHRP)扩大了路面性能的含义，使其包含了路面行驶质量、损坏状况、结构的力学响应、行驶安全性及路面材料的疲劳、变形、开裂、老化特性等，成为一个泛指路面和材料各种技术行为的术语。进入21世纪以后，我国一些专家将路面性能与其形成内因联合在一起提出了“路面结构行为”的概念，其定义为“路面结构(和材料)的物理特征和力学特征在外界因素(荷载、环境)作用下的相互关系”，包括路面破坏、路面变形、材料特性、力学特性四个方面。
综合国内外大量相关文献，本书将路面性能定义为道路路面在预定的设计年限内，在规定的荷载和气候条件下，达到预期功能要求，实现和保障各类车辆安全、经济、舒适和快速行驶的能力与属性。本书主要对路面表面性能，即路面性能的检测、评价、预测和应用进行介绍。
1.2路面类型与特点
根据路面面层材料的不同，目前路面类型主要包括砂土路面、无机结合料稳定路面、碎砾石路面、块料路面、水泥混凝土路面、沥青混凝土路面。
砂土路面是最原始的路面。为了便于人和车辆通行，人们把自然地面进行平整或将地面开挖至生土而形成道路路面，为提高该路面的性能，选用砂或碎砾石进行表面的稳定处理，即形成砂土或砂石路面。由于建设技术的缺乏，古代道路一般均为砂土路面。图1!为秦直道的道路路面遗迹，其修筑大部分以“堑山”为主，即将山脊的一侧或两侧向下开挖，取平路面，挖取的土填在山谷一侧，称为“堙谷”。
图1!秦直道的道路路面遗迹
现积水、淤泥现象，严重影响交通通行。因此，砂土路面的病害一般表现为松散、坑槽、车辙、飞散等。
砂土路面为颗粒类砂土修建的路面，强度低，易于产生变形和飞散，大风天气易弓丨发尘土飞扬，雨雪天易产生积水和淤泥。为改善其性能，利用水泥、石灰、粉煤灰或其他无机类结合料对砂土路面表层进行稳定处理，通过摊铺、压实形成的路面称为无机结合料稳定路面。无机结合料稳定路面是在砂土路面基础上修建的路面，路面等级低，一般用于低等级公路或临时性道路上。无机结合料类型较多，除上述材料外，还可以使用电石渣等具有一定活性的材料。无机结合料稳定路面强度也较低，不能承担重载交通，路面也较容易产生变形、坑槽等病害。图1-3为某无机结合料稳定路面。
图1-220世纪初使用的砂土路面图1-3某无机结合料稳定路面
碎砾石路面是一种在砂土路面基础上改进的较高等级的路面形式。1816年，苏格兰工程师MAcAdAm对碎石路面进行了研究，提出了使用两层碎石铺筑路面的马卡丹式路面结构。1858年轧石机发明后，碎石路面得到广泛应用。现在碎砾石路面技术已与19世纪的碎石路面结构有较大不同，但一般来说，具有一定级配的碎砾石通过混合、摊铺和压实等工艺形成的路面均可称为碎砾石路面，施工中根据施工工艺的不同还有水结碎石路面和泥结碎石路面等不同的类型。典型的碎砾石路面如图1-4和图1-5所示。
图1-420世纪初的碎砾石路面图1-5铺筑中的级配碎砾石路面
碎砾石路面具有较高的强度和良好的路面性能，养护管理得当可以使路面具有较长的使用寿命，为不同交通出行方式提供良好的服务。但碎砾石路面材料没有使用良好的胶结材料，颗粒材料之间主要通过嵌挤作用形成稳定的、具有一定强度的整体。如果路面某一部分发生松散，则将会引起路面的快速破坏，因此碎砾石路面的养护管理非常重要。碎砾石路面仍属于低等级路面，主要用于低等级公路、厂矿道路和临时施工便道。其主要病害类型包括松散、飞散、坑槽、
等。
也有些道路可将碎砾石用石灰、水泥类材料进行稳定处理，形成具有较高强度和稳定性的水泥稳定碎石或水泥稳定砂砾等路面。但一般情况下，这种材料主要用于路面基层的铺筑，称为半刚性材料，用于沥青路面基层，承担主要交通荷载。将半刚性材料直接作为路面材料使用的情况较少。
块料路面是利用规贝彳的石块、烧希彳的或压制的I纟土方砖、水泥混凝土方砖等块状材料，在经过处理的基层上铺筑形成的路面。块料路面具有较长的使用历史，公元前400年前后罗马帝国时期修建的罗马大道的路面，大部分是由边长1.5m的石板镶嵌于灰浆之中形成的，有些道路路面是用方形大理石或厚18cm左右的琢石铺砌的。说明公元前400年前后，人们就已经通过对石料进行雕琢处理来修建规则的、高质量的道路路面。古罗马道路遗迹如图1-6所示。
近代机动化交通的发展，对道路路面性能提出了更高的要求。随着道路建设材料的改变和施工工艺的提高，块料路面也得到广泛应用。图1-7为20世纪初我国哈尔滨市石块砌筑的城市道路路面。图1-8为20世纪初英国伦敦市石块砌筑的城市道路路面。图1;为20世纪初美国纽约市铺筑石块城市道路路面的情况。图1-10为20世纪初国外铺砌路面使用的方砖。
图1-6古罗马道路遗迹图1-720世纪初哈尔滨市石块砌筑的
城市道路路面或热沥青将缝隙堵塞的方式，部分减轻上述病害的发生，如图1-11和图1-12所示。
图1-820世纪初英国伦敦市铺筑的石砌路面
图1-920世纪初美国纽约市的石砌路面
图1-1020世纪初国外铺筑路面使用的方砖
图1-11铺砖路面缝隙中灌注水泥浆体的图1-12铺砖路面缝隙中灌注沥青的
施工情况施工情况
现在，块料材料类型更加多样，包括机械精确加工生产的规则石料、水泥混凝土生产的普通方砖、具有透水功能的混凝土方砖及各种颜色的彩色方砖，因而块料路面仍有较大的应用范围。目前，块料路面主要用于人行道路、广场道路、景区道路，经过专门材料和结构设计的路面也用于高等级的公路和城市道路。图1-13和图1-14为使用中的景区公路块料路面和城市道路块料路面。块料路面的使用性能和寿命决定于材料的种类和类型，在具有足够强度的基层上铺筑规贝、平整的块料可以形成高等级的道路路面，路面性能优良，用于高等级公路和城市道路建设;而基层强度较差，块料不规则或平整性较差，则只能铺筑出低等级路面，一般用于街区、广场、景区等道路，不适合快速交通通行。块料路面的病害主要包括雨水下渗弓丨发的基层唧泥和基层强度下降、块料之间的错台弓丨发路面平整度下降等问题。
图1-13使用中的景区公路块料路面

前言
第1章绪论 1
1.1路面性能的概念 1
1.2路面类型与特点 2
1.3路面性能的研究历史 14
1.3.1国外路面性能研究简介 14
1.3.2我国路面性能研究简介 17
1.4研究内容 21
第2章路面性能分类及检测 22
2 .1我国常用路面性能评价指标 22
2 .1.1路面破损程度 22
2.1. 2 路面承载力 26
2. 1. 3路面抗滑性能 27
2 .1.4路面平整度 33
2.1.5 路面车辙 36
2 .2路面功能性附加评价指标 39
2. 2. 1路面轮胎噪声 40
2 .2.2路面明度 42
2 .2.3路面温度低减性能 43
2. 2. 4路面振动性能 46
2.2.5 其他性能 52
第3章路面性能评价 53
3.1引言 53
3.2我国公路路面性能评价方法 53
3.2.1路面损坏状况指数 53
3. 2. 2 路面行驶质量 54
3.2 .3路面车辙 54
3.2.4 路面抗滑性能 55
3. 2. 5路面结构强度 55
3.2.6 综合评价指标 56
3 .3沥青路面平整度分布的统计特征 56
3.3.1路面状况与平整度数据检测 57
3. 3. 2沥青路面平整度概率特性分析 57
3.3.3沥青路面平整度分布正态性检验 58
3.3.4基于偏态分布的平整度分布特征分析 59
3.4水泥路面抗滑特征调查与分析 64
3.4.1测试设备 64
3. 4. 2水泥混凝土道路路面概况和路面性能测试方法 64
3.4. 3动态摩擦系数结果及其分析 65
3.4.4摩擦系数随速度变化率与宏观构造关系 71
3 .4. 5不同速度下摩擦系数与宏观构造关系 73
3. 4. 6 小结 75
3 .5沥青路面抗滑特征调查与分析 75
3 .5.1普通公路沥青路面抗滑特性 75
3. 5. 2沥青路面雾封层预养护技术抗滑性能变化规律 82
3. 6沥青路面破损评价与分析 85
3 .6.1城市道路路面破损调査、评价与分析 85
3 .6.2公路路面破损调査、评价与分析 110
3 .6.3高速公路路面破损调査、评价与分析 115
第4章路面性能预测 120
4. 1路面性能预测概述 120
4. 1.1 确定型模型 120
4. 1.2 概率型模型 121
4. 2高速公路沥青路面平整度预测模型的构建 121
4.2.1平整度衰变影响因素分析 122
4.2.2平整度预测模型建模方法的选择 123
4.2.3基于时间序列的平整度预测模型建模方法 125
4.2.4北京市高速公路路面平整度衰变模型的建立 127
4.3公路路面性能预测模型 131
4.3.1路面破损预测模型 131
4.3.2平整度预测模型 132
4.3.3公路路面的抗滑性能 132
4.4基于综合指标的路面性能评价及预测 133
4. 4.1某高速公路路面技术状况 134
4.4.2路段划分与路面性能指标计算 136
4. 4. 3路面使用性能预测模型 144
4.4 .4路面使用性能预测 148
4 .4.5 小结 153
第5章功能性路面的路面性能 155
5. 1高识认性路面的研究 155
5.1.1研究背景 155
5.1.2 国内外研究现状 156
5.1.3技术路线 157
5.1.4高识认性路面性能的室内试验研究 157
5 .1.5高识认性沥青路面试验路 180
5 .1.6沥青路面明度的调査和分析 189
5.1.7 小结 191
5 .2路面噪声特性研究 192
5 .2.1路面噪声概述 192
5 .2.2基于数字图像技术的路面特征测试方法 194
5 .2.3不同类型沥青路面吸声性能及机理 202
5. 3路面建设与碳排出量分析 213
5 .3.1日本道路路面建设碳排放计算 214
5 .3.2我国道路路面建设碳排放计算 220
5. 3. 3 小结 232
第6章路面性能对驾乘舒适安全性的影响 234
6 .1 引言 234
6 .1.1我国道路交通安全问题 235
6 .1.2交通运输中人本理念的提高 236
6 .1.3道路交通发展中的交通舒适性问题 236
6 .1.4基于驾乘者心(生)理反应的路面性能评价 237
6 .2抗滑性能对驾乘人员心(生)理反应的影响 239
6.2.1 概述 239
6.2.2 皮肤电 240
6 .2.3试验设备 241
6 .2.4试验方案 243
6. 2. 5 试验结果及讨论 245
6. 2. 6 小结 253
6 .3平整度对驾驶员:5(生)理反应的影响 253
6 . 3.1 概述 253
6 .3.2 心电指标 258
6 .3.3试验设备 264
6 .3.4 室内驾乘试验 268
6 .3.5室外实际道路的驾乘试验 293
6. 3. 6 小结 317
6 .4路面破损程度对驾乘舒适性的影响 318
6 . 4.1 概述 318
6 .4.2路面破损状况数据整理 319
6 .4.3路面破损率与RMSSD、LF/HF关系 320
第7章路面性能研究在养护管理决策中的应用 32 6
7.1 引言 32 6
7. 2路面养护管理决策 32 6
7.2.1路面养护管理决策的目标 327
7.2.2国内外发展现状 327
7 .2.3路面养护管理决策方法及优化 328
7 .3基于路面性能舒适安全特性的养护决策 331
7.3.1路面性能与养护决策 331
7.3 .2基于平整度指标的路面养护维修决策 332
7. 3. 3基于抗滑性能指标的路面养护维修决策 334
7 .3.4基于路面破损的路面养护维修决策 335
7. 4基于路面性能的道路运营管理 336
7 .4.1路面性能评价与道路运营管理 336
7 .4.2湿路面对道路运营安全的影响 337
7 .5速度抑制型波浪路面 344
7 .5.1研究背景 344
7 .5.2波浪形减速路面原理 345
7 .5.3速度抑制型波浪沥青路面断面设计 347
7 .5.4速度抑制型波浪沥青路面限速设计 348
7 .5.5速度抑制型波浪沥青路面材料和结构设计 349
7 .5.6速度抑制型波浪沥青路面施工工艺 350
7.5 .7速度抑制型波浪沥青路面指示标志设置 353
7. 6 小结 353
参考文献 355

道路路面性能评价理论及其应用以与交通通行直接联系、对车辆行驶安全性和舒适性有重要影响的路面表面性能为核心，对路面性能的基本概念、基本检测设备和检测方法、评价方法、预测方法等，结合研究成果和工程应用进行了全面介绍。本书利用室内外驾乘试验研究了路面性能对驾乘舒适性和安全性的影响，提出了基于驾乘者心(生)理指标的路面性能评价理论和方法。在此基础上，提出了基于人性化的道路路面建设、养护管理和交通管理决策的方法。本书在传统路面性能类型基础上，初步探讨了路面噪声、路面明度、路面环境友好水平等功能性路面性能的检测和评价方法，具有较好的创新性。本书介绍了大量关于路面性能评价、预测的研究和工程资料，具有很好的参考和应用价值。