路基回弹模量衰减对路面结构性能的影响研究

基于中国现行公路路面结构设计原理,选用路基回弹模量作为路基性能表征指标,通过改变路基回弹模量的大小,计算标准轴载作用下典型沥青路面结构及水泥砼路面结构层底拉应力与疲劳寿命。研究表明,沥青路面及水泥砼路面结构层底拉应力与路基回弹模量具有良好的对数函数关系,而路面结构疲劳寿命与路基回弹模量具有良好的二次函数关系;随着路基回弹模量的降低,路面结构层底拉应力快速增加,而疲劳寿命急剧衰减;为确保路面结构能达到设计标准轴载作用次数,必须确保路基具有足够高的回弹模量。     

基于FWD的旧路路基模量反算的问题探讨

利用实测弯沉数据反算结构层模量是落锤式弯沉仪（FWD）应用于旧混凝土路面结构检测的核心所在。但是,由于路面结构层参数的多元性,路基反演模量有时可能偏离实际。为寻其根源,作者结合成绵高速公路路面检测,采用有限元分析软件ANSYS,建立了路面非线性有限元模型,并在此基础上,以路基下卧刚性层及路基材料非线性为可变参数,对比了4种不同组合情况下的路基反演模量,发现：路基下卧刚性层的深度对检测数据的反演结果有显著影响,而路基土的非线性性质对反演结果影响有限。因此认为,基于FWD检测数据的结构层模量反演时,可以将路基近似为线弹性体。     

基于FWD的旧路路基模量反算的问题探讨

利用实测弯沉数据反算结构层模量是落锤式弯沉仪(FWD)应用于旧混凝土路面结构检测的核心所在。但是,由于路面结构层参数的多元性,路基反演模量有时可能偏离实际。为寻其根源,作者结合成绵高速公路路面检测,采用有限元分析软件ANSYS,建立了路面非线性有限元模型,并在此基础上,以路基下卧刚性层及路基材料非线性为可变参数,对比了4种不同组合情况下的路基反演模量,发现:路基下卧刚性层的深度对检测数据的反演结果有显著影响,而路基土的非线性性质对反演结果影响有限。因此认为,基于FWD检测数据的结构层模量反演时,可以将路基近似为线弹性体。     

柔性路面结构评价知识库系统

路面弯沉常用来无破损评价路面结构状态，根据路面弯沉反算的回弹模量用来表征路面结构层特性，目前各种反算方法的计算结果多取决于分析者个人的经验和输入参数的合理性，常常不一致。为使无破损评价更趋实用，本文建立了知识库系统－路面结构评价系统，该系统能提供合理的路面结构层模量估算值，特别是在数学反算方法无法求出合理结果时尤为实用。     

路面结构参数同时反算的人工神经网络法

利用传递矩阵方法，计算出柔性路面结构在轴对称荷载作用及层间完全接触情况下的路表弯沉值，以该结果为输入数据训练三层BP网络，得到较精确的网络权值和阈值，在此基础上实现对柔性路面结构层的模量和厚度参数的同时反算，计算分析表明该方法速度快且精度高，既可反算路面结构层的模量又能反算路面结构层的厚度，通过与实际值比较，其计算精度完全满足工程实际的要求。     

基于弯沉盆的高速公路沥青混凝土路面结构状况评价研究

以安徽省、江苏省多条高速公路为例,运用回归分析的方法,分析了弯沉盆参数和道路各层模量之间的关系,提出了基于FWD多点弯沉差值的高速公路沥青混凝土路面各结构层状况评价方法,用不同弯沉盆差值来评价面层、基层、底基层和路基结构承载力状况。基于FWD实测弯沉盆数据,验证了该评价方法的可行性和有效性。     

无损检测技术在某高速公路旧路评价中的应用研究

通过对落锤式弯沉仪检测路面弯沉盆分析,反演路面各结构层模量,并结合探地雷达可以判断出路面结构层的病害层位,对旧路的质量情况进行准确评价,从而为科学制定预防性的养护方案,降低工程投资提供可靠的依据.     

沥青层模量反算修正系数范围的探讨

动态模量是表征路面动态特性的一个基本参数,由弯沉盆数据反算来确定路面各结构层的动态模量是较为简便的方法.通过SIDMOD模量反算软件对山东省5种结构试验路各结构层的模量进行了反算,并将沥青层的反算模量与室内试验所测得的动态模量进行了对比,通过对比得出了4.4℃、21.1℃、40℃下此试验路段沥青层的模量修正系数K,为反算模量与室内的测试动态模量的比例系数的确定提供了依据.     

基于Rayleigh波频散特征的路基模量反演成像方法与试验研究

路基动态回弹模量是影响路基路面结构耐久性与稳定性的关键参数之一。为了实现路基动态回弹模量无损检测精细化,基于Rayleigh波在弹性层状体系中的传播特性,揭示了Rayleigh波在基准路基路面结构中的理论频散特征,并通过显式瞬态动力有限元方法对路基路面结构体系中Rayleigh波场响应进行了数值计算,结合频域波数域变换法与相位移法建立了路基路面结构中Rayleigh波频散曲线的联合提取方法。通过将提取的Rayleigh波频散曲线按自适应遗传算法反演的路面各结构层模量值作为已知约束条件,进一步对路基工作区细化分层,以此建立了路基工作区动态回弹模量的反演成像方法。通过在足尺道路试槽内点对点依次进行Rayleigh波、FWD、承载板和弯沉测试,建立了各测试结果之间的相关关系。研究结果表明：Rayleigh波反演的路基动态回弹模量与其他测试方法相应结果的判定系数R²均大于0.85,且反演成像结果能够全面、清晰地反映路基的承载能力与压实质量。研究成果可为路基路面工作特性智能感知方法与技术的发展提供理论参考。     

结构层模量对半刚性路面结构设计的影响

为研究结构层不同模量取值对路面结构设计指标的影响,根据弹性层状体系理论,利用有限元软件分析各路面结构层模量对无机结合料底基层拉应力、沥青混合料分层竖向压应力和路表弯沉的影响。分析表明:为满足无机结合料底基层疲劳寿命的要求,应选择较低的底基层模量、较高的路基模量和中下基层模量。通过提高上面层、中面层模量,减小下面层、上基层模量,降低沥青混合料层永久变形。增大各结构层模量,可减小路表弯沉。     

公路改扩建旧沥青路面检测指标与评价方法的探讨

针对现行沥青路面检测评价体系不满足公路改扩建工程需求的问题,文章在对比分析现行检测评价规范规定的基础上,结合公路沥青路面设计规范对改扩建路面设计的需求,提出了包括路面损坏指数、路面车辙深度指数、裂缝率、车辙面积率、修补面积率、路面结构强度、结构层厚度、各结构层回弹模量、基层完整性的改扩建旧沥青路面检测指标与评价体系,并给出了指标的检测手段、计算方法与分级标准,最后引入特尔菲—理想点法进行使用性能的综合评价。     

GPR与FWD在旧路性能综合评价中的应用

探地雷达(GPR)能够检测高速公路基层、底基层和路基的病害,落锤式弯沉仪(FWD)可以检测路面弯沉,并且可基于实测的弯沉盆反演出路面各结构层模量,从而对结构层的承载能力作出评价.综合应用这两种先进的无损检测技术对旧路性能进行全面评价,可为科学制定养护方案,降低工程投资提供可靠的依据.     

沥青路面阻尼特征参数及路表动态弯沉盆分布特征研究

为解决沥青路面模量参数反演时有效动态理论弯沉盆数据获取问题,采用动力有限元数值分析方法,探讨了结构层材料阻尼参数的计算求解方法,建立了路基阻尼参数的预估分析模型,考察了测试荷载的动力效应以及层间非连续接触行为对路表动态弯沉盆的影响规律。研究结果表明:路基阻尼参数是影响路表动态弯沉分布的重要因素,并受路基模量的影响最为显著,而其他路面结构层参数对其影响可以忽略不计;FWD动静荷载作用下沥青路面路表弯沉盆的分布规律明显不同,相同的路面结构层间接触状态不同,路表弯沉盆的分布规律也存在着明显的差异;有效的结构层模量参数反演分析应充分考虑FWD测试设备的动力特性,以及路面层间实际接触条件。     

基于FWD的路面结构层模量直解方法研究

基于FWD实测弯沉盆数据,结合Boussinesq公式和FWD荷载应力分布系数,提出了模量影响因子的概念,研究了利用模量影响因子直接求解路面结构层模量的方法,给出了双层路面体系和三层路面体系各层模量和厚度的详细求解过程,并将计算结果与SID-MOD模量反算软件的计算结果进行对比,结果表明该方法快速、简便,能够满足工程需要。     

基于FWD旧沥青路面加铺层设计方法研究

为了确定合理的加铺层厚度,需计算现有路面的有效结构能力SN_(eff),AASHTO推荐采用无损检测(NDT)方法,有两种方法可以应用。方法1:基于FWD弯沉盆反算旧路面各层的回弹模量,然后将回弹模量与层位系数、排水系数以及各结构层厚度联系,累加便可得到SN_(eff);方法2:依据FWD弯沉盆中心最大挠度d_0、路面总厚度、土基模量,得出E_p,进而求得SN_(eff)。该文依据哥斯达黎加高速公路项目路面加铺层设计,分别采用方法1、2,研究加铺层设计方法,最后依据AASHTO 2002提供的疲劳开裂、永久变形模型进行验证评价。     

考虑层间接触状态的路面动力响应解析解及参数反演

为了对现有路面结构FWD检测技术的改进提供相关参考，并进一步完善路面结构质量评价体系，从轴对称动力平衡方程出发，应用Hankel-Laplace积分变换，推导了考虑路面材料横观各向同性特性和路面结构层间接触状态的路面结构力学响应解析解，结合传递矩阵法提出了一种路面结构力学响应快速计算方法，并通过与ABAQUS计算结果的对比验证了所提理论推导的正确性。在此基础上，随机生成6 728组不同竖向模量、模量比、层间滑移系数以及结构层厚度的路面结构，计算其在FWD脉冲荷载作用下的表面位移响应，并应用BP神经网络以及实数编码的多种群遗传算法反演路面结构参数。研究结果表明：对BP神经网络而言，仅土基材料参数以及各结构层竖向模量的预测结果相对较为理想，其相关系数在0.75以上；较BP神经网络的预测结果，实数编码的多种群遗传算法对竖向模量的预测精度有了较大提高，相关系数基本达到0.95以上。但无论采用何种反演方法，对模量比以及层底滑移系数的预测效果均不理想。综上所述，所提出的解析解以及计算方法具有较高的计算精度以及较好的数值稳定性，能够实现路面结构力学响应的快速计算；同时，在进行路面参数反演计算时，应考虑路面结构的层间不完全连续状态以及材料的横观各向同性；而仅依靠路表弯沉数据进行参数反演的结果并不理想，有必要对现有检测技术进行相关改进。     

沥青路面翻修时机与判断方法

根据与荷载有关的病害严重程度确定翻修时机，提出按动弯沉反算路面各结构层动模量、静弯沉反算路面各结构层静模量、路面现场取样目测和试验三种方法，判断各结构层是否需要更换。     

基于弯沉等效原理的沥青路面结构承载力评价研究

为了准确评价沥青路面的结构承载力,利用弯沉等效原理,将室内动态模量初始值转化为结构层的当量模量标准值;根据动态模量与劲度模量的相似变化规律,确定不同交通荷载等级、不同材料类型的模量衰减阈值;依托试验路中5种结构形式沥青路面的实测弯沉盆,反算得到路面结构层衰减值;将衰减值与标准值的比值与阈值比较,评价沥青路面结构承载力的强弱,评价结果与试验路的实际路用性能一致。     

利用FWD数据反算模量方法研究

通过总结国内外路面结构层模量反算方法的研究概况,分析了图表法和回归公式法、迭代法、数据库搜索法、遗传算法和人工神经网络法五类方法的特性,根据反算模量研究现状,选取了回归公式和迭代法进行模量反算,结合反算模量的相关理论研究和经验总结,从动荷载与静荷载、各结构层材料非线性、理论与实际的差异等方面分析了两种模量反算结果差异,从而提出模量反算的进一步研究方向。     

基于动态弯沉盆的路面模量反算方法

路面荷载是典型的冲击荷载,文中利用弹性层状体系理论,通过对输入和输出的关系分析,提出了路面动态模量的反算思想和实现方法。东莞市北王路的路面动态弯沉检测评价结果表明,基于FWD动态弯沉所反算的模量能更好地对路面结构层的强度进行评定。