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基于多指标下的公路沥青路面结构可靠度软件开发及应用
| 论文题名： | 基于多指标下的公路沥青路面结构可靠度软件开发及应用 |
| 关键词： | 沥青路面;结构可靠度;软件平台;敏感性分析;蒙特卡罗法 |
| 摘要： | 《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2107)（以下简称“现行规范”）首次将可靠度指标引入沥青路面结构设计中，并采用多指标控制进行沥青路面结构设计验算。但市面上未见基于现行规范下的沥青路面结构可靠度计算方法与软件的相关成果。因此，本课题基于现行规范下的公路沥青路面结构设计验算指标：沥青混合料永久变形Ra、沥青混合料疲劳开裂寿命Nf1、无机结合料稳定层疲劳开裂寿命Nf2、路基顶面竖向压应变εz、低温开裂指数CI等，首次研发了一款可对公路沥青路面结构进行控制指标定值计算、结构可靠度计算与随机参数敏感性分析的可视化软件平台。 由于路面结构组合的多样性与差异性，不同沥青路面结构组合需要采用不同控制指标组合进行结构可靠度的相关计算。故本文首先通过控制指标Ra、Nf1、Nf2、εz等基本理论建立对应的沥青路面结构可靠度计算模型，采用蒙特卡罗法（简称MC法）作为可靠度计算与敏感性分析的基本计算方法，并将交通参数（年平均日交通量、方向系数、车道系数等）、结构与材料参数（厚度、模量、蠕变劲度等）和环境参数（最热月平均气温、最冷月平均气温、年平均气温等）中共64个参数作为随机参数，按结构需求参与后续计算。最后利用MATLAB软件的App工具箱，开发了软件界面，其上设计了参数输入模块、计算分析模块、结果输出模块等不同主、子协调界面，并对不同界面的功能程序进行了深度开发编码设计，自编了实现各个功能模块的计算机程序，并将其嵌入到对应界面模块的各个功能键里。 本文软件开发完成后利用某些公开软件进行了可行性验证，发现结果吻合度极高，证明本软件在计算部分是正确的。由于本文基于MC法的可靠度计算结果，是多次定值计算的统计结果，故可以证明本文开发软件的可靠度计算部分也是正确可行的。之后，选用某沥青路面结构算例，进行了结构可靠度计算与随机参数敏感性分析，最后针对敏感性分析结果与图例给出对应结论。 本文开发的软件能够基于现行规范，针对软件界面中输入的不同沥青路面结构组合信息，自动选择该结构对应需要验算的控制指标，并据此进行结构的定值计算以及相应的结构可靠度计算，还可进行随机参数对可靠度的敏感性分析，并能给出随机参数与可靠度及敏感性之间的趋势图形，同时也能导出计算书。本文开发的软件可以适用于公路沥青路面的所有结构组合形式进行结构可靠度分析计算和随机参数敏感性分析，为工程中的公路沥青路面结构可靠性分析计算首次提供了分析计算软件平台。 |
| 作者： | 刘佳伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 宋云连;张广 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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