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沥青路面振动压实数据分析方法研究
| 论文题名： | 沥青路面振动压实数据分析方法研究 |
| 关键词： | 沥青路面;振动压实;仿真技术;连续监测;数据分析 |
| 摘要： | 压实是沥青混合料成型和满足路用功能的关键环节，对路面的稳定性、强度和抗疲劳性能存在显著影响。目前，沥青路面压实质量检测以事后抽检为主，实时性和整体代表性存在不足。因而，能够连续监测振动压实过程中沥青路面压实状态的方法成为研究热点。本文在主流分析方法比选的基础上，通过动力学模型和有限元模型的仿真计算，对选定的分析方法和相应的压实状态控制指标在沥青路面的应用展开研究。 首先，分析振动压实过程的相关机理和沥青混合料的压实特性，考虑工程实用性，对主流分析方法的指标进行比选。结果表明：塑性变形是沥青路面压实的主要变形方式；振动加速度反馈信号类指标在信号提取和计算便利性存在优势，选取振动加速度幅值和谐波比值类指标（CMV、CCV、RMV、THD）进行研究。 其次，对压实过程仿真模型的比选，选取改进的二自由度振动轮与弹簧-阻尼耦合作用模型进行动力学公式求解和仿真。结果表明：在振动压实施工过程中振动加速度可以反映被压实沥青面层的抵抗力，压路机的吨位、激振力和激振频率均会对相关关系产生影响；得到振动加速度振幅与压实度存在明显理论关联，并且在压实施工常规压实度范围内，两者线性关系拟合效果良好，相关性系数R2可达0.99。 再次，建立和验证了沥青路面振动压实过程的三维有限元仿真模型，对振动压路机作业参数的影响性规律和敏感性程度进行研究。结果表明：增加压路机吨位和激振力，减小行驶速度，有利于提高压实效率，最优激振频率则随路面压实而变化；激振力和压路机吨位是提高沥青路面整体压实效率需要重点关注的参数，其敏感性指数分别为0.405和0.312，行驶速度和激振频率则影响性较小，其敏感性指数分别为0.231和0.09；提出了优化的振动压路机作业参数，采用初期先重压、低速，后期再轻压、高速的整体方法，压实效果最佳。 最后，利用有限元模型对选取的谐波比值类和幅值类指标进行比选，并结合最适用指标和影响因素建立沥青路面压实状态的预估模型。结果表明：选取的研究指标中，CMV更适合用作沥青路面压实状态连续监测的指标；下部结构层对指标相关关系的影响性程度低，温度、压路机激振力和激振频率影响程度显著；考虑显著影响因素的预估模型相关系数R2为0.7654，抽检结果显示预测模型的相对误差在2％以内，满足规范要求。 |
| 作者： | 刘少鹏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李昶;王捷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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