績效預測模式普遍應用於鋪面設計、評估、維修及路網管理各個方面。鋪面設計發展是以傳統經驗為基礎朝向力學經驗法，在力學經驗鋪面設計手冊中，建議估算交通量時不再使用等效單軸載重(EASL)概念。新設計方法的成功取決於鋪面績效預測的準確性，因此本研究使用美國長程鋪面績效資料庫LTPP
(http://www.datapave.com或LTPP線上資料庫)，對剛性鋪面現有預測模式進行評估並嘗試改善現有模式。
將預測模式的反應變數進行資料探索分析，發現隨機誤差與自變數為常態分配的假設，並不適用一般傳統迴歸技術。因此，在不假設反應變數為任何誤差分佈情形下，本研究採用概似估計法與柏松分配，配合廣義線性模式(GLM)與廣義相加模式(GAM) 於後續分析。並以Box-Cox power transformation轉換法、視覺圖的技術，以及李英豪教授建議的系統化之統計與工程分析方法應用於構建預測模式中。
研究中構建了各種績效預測模式，所用參數對鋪面破壞皆有重要的影響且符合物理解釋。藉由統計檢定與相關參數的敏感度分析，可進一步檢查模式的適合度。本研究提出的績效預測模式，除了接縫碎裂模式外，其餘似乎與鋪面績效資料一致，未來亦可作更進一步之改進，使其更為完善。

Performance predictive models have been used in various pavement design, evaluation, rehabilitation, and network management activities. As pavement design evolves from traditional empirically based methods toward mechanistic-empirical, the equivalent single axle load (ESAL) concept used for traffic loads estimation is no longer adopted in the recommended Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide. The success of the new design guide considerably depends upon the accuracy of pavement performance predictions. Thus, this study will first investigate its goodness of fit and strive to develop improved performance prediction models for rigid pavements using the Long-Term Pavement Performance (LTPP) database (http://www.datapave.com or LTPP DataPave Online).
Exploratory data analysis (EDA) of the response variables indicated that the normality assumption with random errors and constant variance using conventional regression techniques might not be appropriate for prediction modeling. Therefore, without assuming the error distribution of the response variable, generalized linear model (GLM) and general additive model (GAM) along with quasi-likelihood estimation method and Poisson distribution were adopted in the subsequent analysis. Box-Cox power transformation technique, visual graphical techniques, as well as the systematic statistical and engineering approach proposed by Lee were frequently adopted during the prediction modeling process.
By keeping only those parameters with significant effects and reasonable physical interpretations in the model, various tentative performance prediction models were developed. The goodness of the model fit was further examined through the significant testing and various sensitivity analyses of pertinent explanatory parameters. The tentatively proposed predictive models appeared to reasonably agree with the pavement performance data with the exception of spalling models, although their further enhancements are possible and recommended.

目錄
目錄	I
圖目錄	V
表目錄	IX
第1章	緒論	1
1-1	研究緣起	1
1-2	研究目的	2
1-3	研究內容與步驟	2
1-4	論文之組織架構	3
第2章	文獻回顧	5
2-1	剛性鋪面破壞原因及破壞型態	5
2-1-1	剛性鋪面破壞原因	5
2-1-2	剛性鋪面破壞型態	7
2-2	美國長程鋪面績效研究LTPP	9
2-3	鋪面績效預測模式之發展現況	11
2-3-1	績效預測模式建立之程序	11
2-3-2	績效預測模式之相關研究	13
2-4	AASHTO 2002年設計法之新概念	26
2-4-1	設計方法概述	27
2-4-2	累積交通載重之預估模式	29
2-4-3	AASHTO 2002預測模式之設計流程	31
2-4-3-1	接縫高差預測模式	31
2-4-3-2	橫向裂縫預測模式	34
2-4-4	DG2002設計軟體之簡介	37
2-5	統計方法的應用	40
2-5-1	假設檢定	40
2-5-2	變異數分析	41
2-5-3	迴歸分析	41
2-5-3-1	簡單迴歸分析	41
2-5-3-2	複迴歸分析	42
2-5-3-3	其它迴歸技術	43
2-5-4	統計軟體S-Plus介紹	44
2-6	綜合結論	45
第3章	資料擷取過程與處理	46
3-1	DataPave Online版的使用介紹	46
3-2	模式參數資料擷取及篩選過程	51
3-2-1	一般基本資料	59
3-2-2	氣候環境資料	62
3-2-3	交通調查資料	64
3-2-4	現地破壞監測資料	64
3-2-5	鋪面材料實驗室資料	66
3-2-6	養護維修資料	67
3-3	試驗室與回算彈性模數之探討	69
3-3-1	LTPP回算報告	70
3-3-2	相關資料之擷取	72
3-3-3	分析結果討論	73
第4章	接縫高差績效預測模式	78
4-1	SHRP P-020之預測模式	78
4-1-1	資料初步分析	78
4-1-2	模式預測結果與參數分析	83
4-2	AASHTO 1998年設計手冊之預測模式	92
4-2-1	資料初步分析	93
4-2-2	模式預測結果與參數分析	95
4-3	現有預測模式與DG2002 程式結果比較	105
4-4	構建績效預測模式	110
4-4-1	相關參數之選取	110
4-4-2	線性迴歸結果	111
4-4-3	廣義線性模式	117
4-4-4	含綴縫筋高差模式之構建	118
4-4-5	不含綴縫筋高差模式之構建	122
4-4-6	預測模式之敏感度分析	124
4-5	綜合結論	126
第5章	橫向裂縫績效預測模式	127
5-1	NCHRP 1-19之預測模式	128
5-1-1	資料初步分析	129
5-1-2	模式預測結果與參數分析	131
5-2	SHRP P-020之預測模式	137
5-2-1	資料初步分析	138
5-2-2	模式預測結果與參數分析	138
5-3	現有預測模式與DG2002程式結果比較	141
5-4	構建績效預測模式	144
5-4-1	相關參數之選取	144
5-4-2	相關參數分析	145
5-4-3	線性迴歸結果	147
5-4-4	JPCP裂縫模式之構建	148
5-4-5	JRCP裂縫模式之構建	150
5-4-6	預測模式之敏感度分析	152
5-5	綜合結論	153
第6章	接縫碎裂績效預測模式	154
6-1	NCHRP 1-19之預測模式	155
6-1-1	資料初步分析	155
6-1-2	模式預測結果與參數分析	157
6-2	FHWA RPPR之預測模式	164
6-2-1	資料初步分析	164
6-2-2	模式預測結果與參數分析	164
6-3	構建績效預測模式	168
6-3-1	相關參數之選取	168
6-3-2	相關參數分析	168
6-3-3	JPCP接縫碎裂模式之構建	169
6-3-4	JRCP接縫碎裂模式之構建	171
6-3-5	預測模式之敏感度分析	173
6-4	綜合結論	174
第7章	結論與建議	175
7-1	結論	175
7-2	建議	176
參考文獻	178
圖目錄
圖1-1 研究流程圖	4
圖2-1 接縫高差	8
圖2-2 橫向裂縫	9
圖2-3 接縫碎裂	9
圖2-4 模式構建方法	12
圖2-5 剛性鋪面破壞預測模式之類型與破壞趨勢	18
圖2-6 歷年鋪面績效預測模式發展與推論空間之擴展方式	18
圖2-7 AASHTO 2002設計程序之觀念架構	29
圖2-8 不同軸型式之裂縫損害累加計算	35
圖2- 9 每英吋混凝土版之每小時溫差頻率分佈	36
圖2-10 DG2002的設計流程	38
圖2-11 DG2002設計軟體	39
圖2-12輸入介面	39
圖2-13顏色編碼標記	39
圖3-1 依據所在位置選擇路段	47
圖3-2 選取特定路段之詳細報告	48
圖3-3 依據準則選擇路段	48
圖3-4 選取路段之歷年破壞調查數據	49
圖3-5 執行搜尋與降雨量相關之資料表與欄位	50
圖3-6 資料敘述的三種層級	51
圖3-7 查詢土壤分類指數之代碼說明	51
圖3-8 預測模式之關聯性資料庫連結	58
圖3-9 完成後之預測模式所需參數	58
圖3-10 依氣候分區之各區路段數	63
圖3-11 版的無因次撓度圖	70
圖3-12 試驗室與回算之面層彈性模數比較	74
圖3-13 試驗室與回算之基層彈性模數比較	75
圖3-14 試驗室與回算之路基彈性模數比較	76
圖3-15 試驗室與回算之路基反力模數比較	76
圖4-1 P-020含綴縫筋模式之各路段歷年高差值	81
圖4-2 P-020不含綴縫筋模式之各路段歷年高差值	82
圖4-3 P-020高差模式含綴縫筋之預測結果	83
圖4-4 P-020高差模式不含綴縫筋之預測結果	84
圖4-5 P-020含綴縫筋模式之相關參數	84
圖4-6 地理位置對高差預測之影響（P-020含綴縫筋）	87
圖4-7 地理位置對高差預測之影響（P-020不含綴縫筋）	88
圖4-8 氣候分區對高差預測之影響（P-020含綴縫筋）	88
圖4-9 氣候分區對高差預測之影響（P-020不含綴縫筋）	89
圖4-10 年平均交通量對高差預測之影響	89
圖4-11 鋪面齡期對高差預測之影響	90
圖4-12 橫向接縫間距對高差預測之影響	90
圖4-13 路肩型式對高差預測之影響	91
圖4-14 排水型式對高差預測之影響	91
圖4-15 路基反力模數對高差預測之影響	92
圖4-16 RPPR含綴縫筋模式之各路段歷年高差值	94
圖4-17 AASHTO 1998高差模式含綴縫筋之預測結果	96
圖4-18 AASHTO 1998高差模式不含綴縫筋之預測結果	96
圖4-19 綴縫筋直徑和混凝土壓力對高差預測之影響	97
圖4-20 橫向接縫間距對不含綴縫筋高差預測之影響	97
圖4-21 氣候分區對高差預測之影響（AASHTO 1998含綴縫筋）	100
圖4-22 氣候分區對高差預測之影響（AASHTO 1998不含綴縫筋）	100
圖4-23 降雨量對高差預測之影響	101
圖4-24 年平均溫差對高差預測之影響	101
圖4-25 超過32℃天數對高差預測之影響	102
圖4-26 混凝土彈性模數對高差預測之影響	102
圖4-27 底層型式對高差預測之影響	103
圖4-28 土壤分類指數對高差預測之影響	103
圖4-29 NCHRP 1-19之JPCP高差預測結果	104
圖4-30 NCHRP 1-19之JRCP高差預測結果	105
圖4-31 DG2002程式高差預測結果	106
圖4-32 P-020高差預測結果	107
圖4-33 AASHTO 1998高差預測結果	107
圖4-34 氣候分區對DG2002高差預測結果	110
圖4-35 LMS迴歸分析結果	115
圖4-36 ACE迴歸分析結果	115
圖4-37 AVAS迴歸分析結果	116
圖4-38 現地高差值之資料分佈	117
圖4-39 Box- Cox轉換圖	119
圖4-40 轉換後含綴縫高差值之預測結果	122
圖4-41 轉換後不含綴縫高差值之預測結果	124
圖4-42 含綴縫筋高差模式之敏感度分析	125
圖4-43 不含綴縫筋高差模式之敏感度分析	125
圖5-1 NCHRP 1-19之JPCP模式各路段歷年橫向裂縫調查值	130
圖5-2 NCHRP 1-19之JPCP模式各路段歷年橫向裂縫調查值	130
圖5-3 NCHRP 1-19之JPCP橫向裂縫預測結果	131
圖5-4 NCHRP 1-19之JRCP橫向裂縫預測結果	132
圖5-5 地理位置對現地裂縫值之影響（NCHRP的JPCP模式）	133
圖5-6 地理位置對現地裂縫值之影響（NCHRP的JRCP模式）	134
圖5-7 氣候分區對現地裂縫值之影響（NCHRP的JPCP模式）	134
圖5-8 氣候分區對現地裂縫值之影響（NCHRP的JRCP模式）	135
圖5-9 年平均交通量對現地裂縫值之影響	135
圖5-10 混凝土彈性模數對現地裂縫值之影響	136
圖5-11 路基反力模數對現地裂縫值之影響	136
圖5-12 底層型式對現地裂縫值之影響	137
圖5-13 P-020之JPCP橫向裂縫預測結果	139
圖5-14 P-020之JRCP橫向裂縫預測結果	140
圖5-15 縱向鋼筋量對現地裂縫值之影響	141
圖5-16 P-020橫向裂縫預測結果	142
圖5-17 DG2002程式橫向裂縫預測結果	142
圖5-18 氣候分區對DG2002裂縫預測結果	143
圖5-19 JPCP裂縫與其他參數之關係	146
圖5-20 JRCP裂縫與其他參數之關係	146
圖5-21 JPCP現地裂縫值之資料分佈	147
圖5-22 轉換後JPCP裂縫值之預測結果	150
圖5-23 轉換後JRCP裂縫值之預測結果	151
圖5-24 JPCP裂縫模式之敏感度分析	152
圖5-25 JRCP裂縫模式之敏感度分析	153
圖6-1 NCHRP 1-19之JPCP模式各路段歷年接縫碎裂調查值	156
圖6-2 NCHRP 1-19之JRCP模式各路段歷年接縫碎裂調查值	156
圖6-3 NCHRP 1-19之JPCP接縫碎裂預測結果	157
圖6-4 NCHRP 1-19之JRCP接縫碎裂預測結果	158
圖6-5 發生接縫碎裂之相關影響參數	160
圖6-6 地理位置對現地接縫破壞之影響（NCHRP的JPCP模式）	160
圖6-7 地理位置對現地接縫破壞之影響（NCHRP的JRCP模式）	161
圖6-8 氣候分區對現地接縫破壞之影響（NCHRP的JPCP模式）	161
圖6-9 氣候分區對現地接縫破壞之影響（NCHRP的JRCP模式）	162
圖6-10 冰凍指數對現地接縫破壞之影響	162
圖6-11 橫向接縫間距對現地接縫破壞之影響	163
圖6-12 填縫材料對現地接縫破壞之影響	163
圖6-13 RPPR之JPCP接縫碎裂預測結果	165
圖6-14 RPPR之JRCP接縫碎裂預測結果	166
圖6-15 底層型式對現地接縫破壞之影響	167
圖6-16 填縫材料型式對現地接縫破壞之影響	167
圖6-17 JPCP接縫碎裂與其他參數之關係	169
圖6-18 轉換後JPCP接縫碎裂值之預測結果	171
圖6-19 轉換後JRCP接縫碎裂值之預測結果	172
圖6-20 JPCP接縫碎裂模式之敏感度分析	173
圖6-21 JRCP接縫碎裂模式之敏感度分析	174
表目錄
表2-1 績效模式之分類	12
表2-2 NCHRP 1-19之績效預估模式	16
表2-2 NCHRP 1-19之績效預估模式（續）	17
表2-3 SHRP P-020之預測模式	21
表2-3 SHRP P-020之預測模式（續）	22
表2-4 不同氣候區及版厚度對應之溫度梯度	22
表2-5 FHWA RPPR之預測模式	24
表2-5 FHWA RPPR之預測模式（續）	25
表2-6 FHWA的車輛等級分類編號對照表	30
表2-7 不同底層型式的載重傳遞效率	34
表3-1 剛性鋪面現有績效預測模式所需之影響參數	53
表3-2 DG2002設計軟體所需之輸入參數	54
表3-3 剛性鋪面各個破壞型態之全部因子表	55
表3-4 排水係數判斷表	60
表3-5 DataPave各層型式編碼之對應表	66
表3-6 化學穩定材料之典型彈性模數值	67
表3-7 未黏結粒料和路基材料之典型彈性模數值	68
表3-8 DL和ES的回算基層模數	72
表3-9 鋪面各層彈性模數之試驗室與回算結果	77
表4-1 現有高差預測模式所需之參數	80
表4-2 高差各預測模式之S-PLUS迴歸分析	108
表4-3 現有高差模式與DG2002之迴歸結果	109
表4-4 相關影響因子對高差之迴歸結果	112
表4-5 不同鋪面型態與有無綴縫筋之迴歸結果	114
表4-6 為不同分配之連結函數與變異數之關係	118
表4-7 轉換後含綴縫筋模式構建之迴歸結果	121
表4-8 轉換後不含綴縫筋模式構建之迴歸結果	123
表5-1 現有橫向裂縫預測模式所需之參數	127
表5-2 現有裂縫模式與DG2002程式之S-PLUS迴歸分析	143
表5-3 JPCP與JRCP模式之迴歸結果	148
表5-4 轉換後JPCP模式構建之迴歸結果	149
表5-5 轉換後JRCP模式構建之迴歸結果	151
表6-1 現有接縫碎裂預測模式所需之參數	154
表6-2 轉換後JPCP模式構建之迴歸結果	170
表6-3 轉換後JRCP模式構建之迴歸結果	172

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