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基于FWD检测的半刚性基层沥青路面结构性能评价
| 论文题名： | 基于FWD检测的半刚性基层沥青路面结构性能评价 |
| 关键词： | 检测;半刚性基层;基层沥青路面;弯沉盆;结构性能;路面结构;神经网络;数据;性能评价;剩余寿命;补强设计;有限元分析;裂缝;预测参数;寿命预估;破损状态;动态模量;计算;动态弯沉;动力响应 |
| 摘要： | 半刚性基层沥青路面是我国高等级公路的一种主要结构形式。近年来，由于 材料和设计体系的原因，沥青路面早期损坏现象非常严重，表现为横向裂缝、纵 向裂缝、网裂等。这些结构性破损使得路面结构逐渐丧失整体性，削弱承载力， 影响行车安全性和舒适性。目前，针对这种结构性破损路面的检测、评价和养护 已成为路面管理的重要工作。FWD(落锤弯沉仪)作为固定采样、动态弯沉类 的高自动化机械弯沉测试仪，是目前应用较为广泛的弯沉检测设备，代表了弯沉 检测和结构性能评价的发展方向。本文正是基于FWD的测试数据，构建了适于 半刚性基层沥青路面的结构性能评价体系。 本文首先重点研究沥青路面的动力特性，针对路面的各种开裂缝模式建立了 有限元分析模型，其中对路面结构和裂缝的形态都作了较大的简化，计算分析了 在FWD冲击荷载下沥青路面在不同裂缝间距、宽度和开裂深度情况下和层间出 现滑动情况下的动力响应，通过与完好状态下的结果比较，分析了这些破损状态 对路面动力计算的影响。计算过程采用Fortran90编程，从前处理到动力方程求 解，均编制了相应的子程序，为后文理论弯沉盆参数分析提供数据来源。 然后本文基于理论弯沉数据进行有效弯沉盆参数分析。将实际路面结构简化 为三层结构开裂模型，在土基状态分析时，通过人工动态弯沉盆数据得到了土基 模量预测参数；用同样的方法得到了两层路面上层和三层路面的面层、基层结构 破损状态的弯沉盆预测参数。然后利用这些参数训练新建的人工神经网络，最后 利用实测弯沉数据评价路面结构性能，包括路面结构层的动态模量以及路段的剩 余寿命等。相应地，本文基于Matlab2006平台编制了神经网络反演程序ToEsg.m 和剩余寿命预估程序NNSP.m，并提供了结构性能评价分析的算例。 最后是本文理论在试验路上的应用情况。首先对107国道保定-石家庄段的 高等级半刚性基层沥青路面进行了全面的路况调查，着重分析了反映结构性能的 两项指标：路面状况指数和路面强度指数，然后基于实测FWD数据，利用人工 神经网络进行了模量反算和剩余寿命预估。根据评价结果提出了基于三层体系的 补强设计方法。另外，利用本文理论对宝山实验路实测FWD数据进行了剩余寿 命计算，用于指导补强设计。 关键词：半刚性基层沥青路面，有限元分析，动力响应，神经网络，补强设计，动态模量，剩余寿命 |
| 作者： | 谢辉 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 郭忠印 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学交通运输工程学院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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