アスファルト舗装の補修計画の最適化

• Project/Area Number: 05650425
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 土木材料・力学一般
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福田 正 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40005385)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武山 泰 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 講師 (20207012)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1993: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: アスファルト舗装 / 舗装管理システム / 最適化システム / 修繕計画

Research Abstract

本研究においては、アスファルト舗装の初期舗装構造とライフサイクルにおける修繕計画に関して、その全費用を最小にする最適解を決定する舗装管理システムを構築することを目的としている。最適解を得るための手法として動的計画法(Dynamic Programming)を用いた。すなわち「最初の状態および最初の決定がどうであっても、その残りの決定は最初の結果生じる状態に関して最適政策になっていなければならない」というR.Bellmanによる最適性原理を適用した。
舗装のパフォーマンスに関しては、当初、マルコフ確率理論による連鎖モデルを適用する予定であったが、検討の結果、この連鎖モデルによる場合、アスファルト舗装の初期舗装構造を考慮した最適化システムを構築することが困難であるなどシステムを応用する場合の自由度が狭いことなどの欠点があることが判明した。そこで舗装のパフォーマンスモデルとして、本研究においては米国のAASHTOモデルを適用することに変更した。
まずこの米国のAASHTOモデルと、わが国のアスファルト舗装の設計に用いられる舗装要綱モデルとの比較検討を行った。後者のモデルは舗装構造指標TA、路床CBRと標準輪荷重(5t)の繰り返し載荷数との関係式である。検討の結果、後者は舗装路面の終局供用性指数PSI=2.0の場合の前者にほぼ相当すること、両者のモデルには相互に整合性があることが判明した。そこで、アスファルト舗装のパフォーマンスにAASHTOモデルを適用した、アスファルト舗装の修繕計画の最適化システムを構築した。
本最適化システムを用いることによって、アスファルト舗装のライフサイクルコストを最小にする初期舗装構造を決定することができる。このようにして得られたアスファルト舗装の初期舗装構造は、通常の設計法である舗装要綱モデルで設計した場合よりも若干厚くしたほうが、ライフサイクルコストは安くなることが判明した。