[博士]FWD檢測的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能評價

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內(nèi)容簡介

　　[博士]FWD檢測的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能評價　　學(xué)科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)　　學(xué)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(jié)構(gòu)形式。近年來，由于材料和設(shè)計體系的原因，瀝青路面早期損壞現(xiàn)象非常嚴(yán)重，表現(xiàn)為橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂等。這些結(jié)構(gòu)性破損使得路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性破損路面的檢測、評價和養(yǎng)護(hù)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(yīng)用較為廣泛的彎沉檢測設(shè)備，代表了彎沉檢測和結(jié)構(gòu)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(gòu)建了適于半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)，通過與完好狀態(tài)下的結(jié)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(yīng)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(jìn)行有效彎沉盆參數(shù)分析。將實際路面結(jié)構(gòu)簡化為三層結(jié)構(gòu)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(yù)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(jié)構(gòu)破損狀態(tài)的彎沉盆預(yù)測參數(shù)。然后利用這些參數(shù)訓(xùn)練新建的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最后利用實測彎沉數(shù)據(jù)評價路面結(jié)構(gòu)性能，包括路面結(jié)構(gòu)層的動態(tài)模量以及路段的剩余壽命等。相應(yīng)地，本文基于Matlab2006平臺編制了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演程序ToEsg.m和剩余壽命預(yù)估程序NNSP.m，并提供了結(jié)構(gòu)性能評價分析的算例?！　? 最后是本文理論在試驗路上的應(yīng)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(jìn)行了全面的路況調(diào)查，著重分析了反映結(jié)構(gòu)性能的兩項指標(biāo):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(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了模量反算和剩余壽命預(yù)估。根據(jù)評價結(jié)果提出了基于三層體系的補強設(shè)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(jìn)行了剩余壽命計算，用于指導(dǎo)補強設(shè)計。

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