[博士]FWD檢測的半剛性基層瀝青路面結構性能評價

內容簡介

　　[博士]FWD檢測的半剛性基層瀝青路面結構性能評價　　學科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2007　　半剛性基層瀝青路面是我國高等級公路的一種主要結構形式。近年來，由于材料和設計體系的原因，瀝青路面早期損壞現(xiàn)象非常嚴重，表現(xiàn)為橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂等。這些結構性破損使得路面結構逐漸喪失整體性，削弱承載力，影響行車安全性和舒適性。目前，針對這種結構性破損路面的檢測、評價和養(yǎng)護已成為路面管理的重要工作。FWD(落錘彎沉儀)作為固定采樣、動態(tài)彎沉類的高自動化機械彎沉測試儀，是目前應用較為廣泛的彎沉檢測設備，代表了彎沉檢測和結構性能評價的發(fā)展方向。本文正是基于FWD的測試數(shù)據(jù)，構建了適于半剛性基層瀝青路面的結構性能評價體系?！　? 本文首先重點研究瀝青路面的動力特性，針對路面的各種開裂縫模式建立了有限元分析模型，其中對路面結構和裂縫的形態(tài)都作了較大的簡化，計算分析了在FWD沖擊荷載下瀝青路面在不同裂縫間距、寬度和開裂深度情況下和層間出現(xiàn)滑動情況下的動力響應，通過與完好狀態(tài)下的結果比較，分析了這些破損狀態(tài)對路面動力計算的影響。計算過程采用Fortran90編程，從前處理到動力方程求解，均編制了相應的子程序，為后文理論彎沉盆參數(shù)分析提供數(shù)據(jù)來源?！　? 然后本文基于理論彎沉數(shù)據(jù)進行有效彎沉盆參數(shù)分析。將實際路面結構簡化為三層結構開裂模型，在土基狀態(tài)分析時，通過人工動態(tài)彎沉盆數(shù)據(jù)得到了土基模量預測參數(shù);用同樣的方法得到了兩層路面上層和三層路面的面層、基層結構破損狀態(tài)的彎沉盆預測參數(shù)。然后利用這些參數(shù)訓練新建的人工神經網(wǎng)絡，最后利用實測彎沉數(shù)據(jù)評價路面結構性能，包括路面結構層的動態(tài)模量以及路段的剩余壽命等。相應地，本文基于Matlab2006平臺編制了神經網(wǎng)絡反演程序ToEsg.m和剩余壽命預估程序NNSP.m，并提供了結構性能評價分析的算例?！　? 最后是本文理論在試驗路上的應用情況。首先對107國道保定一石家莊段的高等級半剛性基層瀝青路面進行了全面的路況調查，著重分析了反映結構性能的兩項指標:路面狀況指數(shù)和路面強度指數(shù)，然后基于實測FWD數(shù)據(jù)，利用人工神經網(wǎng)絡進行了模量反算和剩余壽命預估。根據(jù)評價結果提出了基于三層體系的補強設計方法。另外，利用本文理論對寶山實驗路實測FWD數(shù)據(jù)進行了剩余壽命計算，用于指導補強設計。

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