تحلیل ریسک در اولویت‌بندی و بهینه‌یابی ضخامت روکش در تعمیر روسازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

طراحی روسازی در روش قابلیت اعتماد بر مبنای سطح اطمینانی که در آیین‌نامه‌ها پیشنهاد گردیده انجام می‌شود. در این روش‌ با توجه به ‏مقاومت و وضعیت حال حاضر روسازی، طراحی صورت گرفته و حجم تعمیر مورد نیاز احتمالی در دوره‌ بعدی در نظر گرفته نمی‌شود. در این ‏مطالعه روشی به‌منظور تعمیر روسازی ارائه شده که علاوه بر در نظرگیری وضعیت موجود روسازی، به پیامدهای حاصل از تخریب و بازسازی ‏آن توجه می‌شود. برای در نظرگیری این پیامدها از روش‌های تحلیل ریسک استفاده شد و با توجه به میزان تعمیر حال حاضر روسازی و نرخ ‏تورم، هزینه‌های دوره بعدی تعمیر در آینده تخمین زده شد. برای مقایسه این دو روش، داده‌های وضعیت روسازی و ترافیک عبوری در محور ‏قم-سلفچگان جمع‌آوری و مناسب‌ترین توزیع احتمال متغیرها به کمک آزمون اندرسون-دارلینگ تعیین گردید. با توجه به نتایج به دست آمده ‏مشخص گردید روش پیشنهادی، روسازی را با سطح اطمینان بیشتری در مقایسه با روش مرسوم آیین‌نامه‌ای طراحی می‌کند. همچنین هزینه ‏کلی تعمیر روسازی در روش پیشنهادی کمتر از روش قابلیت اعتماد است. درنتیجه از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر بوده و باعث صرفه‌جویی در ‏هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود. در ادامه به کمک روش‌های تحلیل ریسک و در نظرگیری تغییرپذیری در متغیرها، قطعات روسازی ‏اولویت‌بندی شدند. اولویت‌بندی بر این اساس بوده که به ازای هر تومان هزینه برای تعمیر قطعات روسازی، کدام‌یک تأثیری بیشتری بر ‏احتمال شکست و ریسک کل مسیر دارد. نتایج این روش به تصمیم گیران ذی‌ربط این امکان را داده که هزینه‌های حال حاضر و دوره بعدی تعمیر ‏در آینده را پیش‌بینی کرده و برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای تخصیص بودجه تعمیر و نگهداری انجام دهند.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Risk-Based Prioritization and Optimization of Pavement Overlay Thickness

نویسندگان [English]

  • Mahdi Ghodratabadi 1
  • Mohammad Yekrangnia 2
1 M.Sc., Grad., Civil Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Civil Engineering Department, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In the reliability method, design is done based on the level of reliability proposed in the regulations. ‎Design is done according to the current condition of the pavement and the amount of repair in ‎subsequent periods doesn't attention to these methods. A method for repairing the pavement is ‎proposed in this study, which in addition to the current situation, consequences of its failure and ‎reconstruction attention. Risk analysis methods were used due to consider these consequences and the ‎costs of the next period of repair in the future were estimated according to the amount of current ‎pavement repair and the inflation rate. The total cost of pavement repair is equal to the sum of current ‎and future costs. The amount of repair at the lowest total cost is obtained by optimizing, which is equal ‎to the amount of optimal pavement repair. To compare the two methods, traffic data and pavement ‎condition of the Qom-Salafchegan route were collected and the most appropriate probability ‎distribution of variables was determined by the Anderson‏-‏Darling test. The pavement was designed ‎with a higher level of reliability in the proposed method according to the results. Also, the total cost of ‎pavement repair in the proposed method is less than the reliability method, thus it is more economical ‎and decreases costs. Then, pavement sections were prioritized using risk analysis methods and ‎considering variability in variables. The present study prioritizes the pavement section according to the ‎amount of reduction in the probability of failure and the risk of the whole route per toman spent on ‎repair. The results of this method allow decision-makers to predict current and future costs of repairs ‎and to plan more accurately for the maintenance and repair budget. ‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Prioritize
  • Optimization
  • Repair and Maintenance of Flexible Pavement
  • Risk Analysis
  • Reliability Method
-Ahmed, S., Vedagiri, P. and Krishna Rao, K. V. (2017). Prioritization of pavement maintenance sections using objective based Analytic Hierarchy Process. International Journal of Pavement Research and Technology. Chinese Society of Pavement Engineering, 10(2), 158–170. doi: 10.1016/j.ijprt.2017.01.001.
-­Chootinan, P., Chen, A., Horrocks, M.R. and Bolling, D. (2006). A multi-year pavement maintenance program using a stochastic simulation-based genetic algorithm approach. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 40(9), 725–743.doi: 10.1016/j.tra.2005.12.003.
-Crook, A. L., Montgomery, S. R. and Guthrie, W. S. (2012). Use of falling weight deflectometer data for network-level flexible pavement management. Transportation Research Record, 2304, 75–85. doi: 10.3141/2304-09.
-Deshpande, V. P., Damnjanovic, I. D. and Gardoni, P. (2010) .Reliability-Based Optimization Models for Scheduling Pavement Rehabilitation. 25, 227–237.doi: 10.1111/j.1467-8667.2009.00636.x.
-Han Z, Porras-Alvarado JD, Stone C, Zhang Z. (2018). Transportmetrica A : Transport Science Incorporating uncertainties into determination of flexible pavement preventive maintenance interval. Transportmetrica A: Transport Science. Taylor & Francis, 0(0), 1–21.doi: 10.1080/23249935.2018.1433730.
- Janani, L., Dixit, R.K., Sunitha, V. and Mathew, S. (2020) ‘Prioritisation of pavement maintenance sections deploying functional characteristics of pavements’, International Journal of Pavement Engineering. Taylor & Francis, 21(14). 1815–1822. doi: 10.1080/10298436.2019.1567923.
-Mahsuli, M. (2012) ‘Probabilistic models, methods, and software for evaluating risk to civil infrastructure.
-Mahsuli, M. and Haukaas, T. (2013a). Computer Program for Multimodel Reliability and Optimization Analysis’, Journal of Computing in Civil Engineering, 27(1), 87–98.doi: 10.1061/(asce)cp.1943-5487.0000204.
-Mahsuli, M. and Haukaas, T. (2013b). Sensitivity measures for optimal mitigation of risk and reduction of model uncertainty’, Reliability Engineering and System Safety. Elsevier, 117, 9–20.doi: 10.1016/j.ress.2013.03.011.
-Matini, N., Tabatabaee, N. and Abbasghorbani, M. (2018) ‘Protocol for FWD Data Collection at Network-Level Pavement Management in Iran’, Transportation Research Record, 2672(40), 68–77.doi: 10.1177/0361198118758392.
-Menendez, J. R. and Gharaibeh, N. G. (2017). Incorporating Risk and Uncertainty into Infrastructure Asset Management Plans for Pavement Networks. Journal of Infrastructure Systems, 23(4), 04017019.
doi: 10.1061/(asce)is.1943-555x.0000379.
-Misra, R. and Das, A. (2003). Identification of homogeneous sections from road data. International Journal of Pavement Engineering, 4(4), 229–233.doi: 10.1080/10298430410001672237.
-Nasrazadani, H. and Mahsuli, M. (2020). Probabilistic Framework for Evaluating Community Resilience: Integration of Risk Models and Agent-Based Simulation. Journal of Structural Engineering, 146(11), 04020250.
doi: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002810.
-Pantha, B. R., Yatabe, R. and Bhandary, N. P. (2010). GIS-based highway maintenance prioritization model: an integrated approach for highway maintenance in Nepal mountains. Journal of Transport Geography. Elsevier Ltd, 18(3), 426–433.
doi: 10.1016/j.jtrangeo.2009.06.016.
-Rajbongshi, P. and Das, A. (2008). Optimal Asphalt Pavement Design Considering Cost and Reliability. 255–261.
-Reigle, J. A. and Zaniewski, J. P. (1816). Risk-Based Life-Cycle Cost Analysis for Project-Level Pavement Management. (02), 34–42.
-Rohde, G. T. (1994). Determining pavement structural number from FWD testing. Transportation Research Record, (1448).
-Salem, O., AbouRizk, S. and Ariaratnam, S. (2003). Risk-based Life-cycle Costing of Infrastructure Rehabilitation and Construction Alternatives. Journal of Infrastructure Systems, 9(1), 6–15.
doi: 10.1061/(asce)1076-0342(2003)9:1(6).
-Sanchez-Silva, M. Arroyo, O. Junca, M., Caro, S. and Caicedo, B. (2005). Reliability based design optimization of asphalt pavements. (January 2016).doi: 10.1080/10298430500445506.
-Siswanto, H., Supriyanto, B., Pranoto, Prihatditya, R.P. and Friansa, M.A. (2019). District road maintenance priority using analytical hierarchy process, AIP Conference Proceedings, 2114(December). doi: 10.1063/1.5112490.
-Wu, D., Yuan, C. and Liu, H. (2017). A risk-based optimisation for pavement preventative maintenance with probabilistic LCCA : a Chinese case. International Journal of Pavement Engineering. Taylor & Francis, 18(1), 11–25.
doi: 10.1080/10298436.2015.1030743.
-­Zhang, Z., Claros, G., Manuel, L. and Damnjanovic, I., (2003). Evaluation of the Pavement Structural Condition at Network Level using Falling Weight Deflectometer (FWD) Data’, 82nd Annual Meeting of the Transportation Research Board, 1–26.
-Management and Planning Organization (1390). Publication 234: flexible Pavement Regulations of Iranian Roads’ (in Persian).
-Ghodratabadi, M. and Yekrangnia, M. (2022). Reliability analysis of designing overlay thickness according to Iran highway asphalt pavement code. Amirkabir Journal of Civil Engineering, under review. (in Persian).