基于FWD路表动态弯沉盆参数的路基模量评价研究

为客观地反映既有路基的承载能力状况,基于结构动力学基本理论,建立了沥青路面结构的动力有限元数值分析模型,分析了路基模量参数与路表动态弯沉盆参数指标的相关关系,据此构建了路基模量参数的预测分析模型,并探讨了层问非连续接触、路面横向开裂及刚性层深度等因素条件对路基模量预测结果的影响.结果表明:路表动态弯沉盆参数指标与路基模量之间具有良好的相关性,路基模量可由直接弯沉参数指标d9、形状参数指标F8以及结构层厚度联合确定;路面开裂及层间非连续接触行为对路基模量参数的预测结果没有影响;当路基内刚性层深度小于6 m时,路基模量预测分析结果明显偏大.研究结果为进一步推广FWD测试设备在路基结构性能评定中的广泛应用提供了技术保障.     

刚性层深度及层间接触状态对FWD动载响应及反算结果的影响

基于弹性动力学平衡方程,进行Laplace、Hankel联合积分变换,利用传递矩阵的方法,可得任一深度处应力位移与表面应力位移关系。讨论了FWD动荷载形式下下卧刚性层埋深及层间接触状态对表面弯沉的影响。计算结果表明,下卧刚性层的埋深变化对动弯沉盆的形状影响不大,但对数值大小影响明显,下卧刚性层埋深较浅时,面层与土基模量反算结果明显偏大,基层反算结果却显著偏小。层间接触较差时,路面各结构层的反算模量都显著偏小。因此建议模量反算之前,首先对刚性层深度及层间接触状态进行分析,避免对反算模量结果造成很大影响。     

结构参数对沥青路面结构设计的影响分析

应用现行设计规范提出的公路沥青路面结构厚度计算理论和方法,通过实例计算,分析了路面结构厚度随设计弯沉、土基模量的变化关系,分析了土基模量、半刚性基层厚度对路面各结构层层底拉应力的影响,得出通常情况下会以底基层层底拉应力控制结构厚度设计,以及提高土基模量、增加半刚性层厚度可以减小（底）基层层底拉应力从而减少疲劳开裂的结论。     

不同模型下的FWD路面模量反算结果分析

通过分析不同荷重等级下的FWD实测弯沉盆,进而比较了实测弯沉盆在反算过程中考虑土基非线性及动荷载因素时对路面各层反算模量的影响,得出三层路面结构的实测弯沉盆基于静力线弹性模型的模量反算结果会高估土基模量,低估基层模量,并解释了原因。     

不同模型下的FWD路面模量反算结果分析

通过分析不同荷重等级下的FWD实测弯沉盆,进而比较了实测弯沉盆在反算过程中考虑土基非线性及动荷载因素时对路面各层反算模量的影响,得出三层路面结构的实测弯沉盆基于静力线弹性模型的模量反算结果会高估土基模量,低估基层模量,并解释了原因。     

两种长寿命路面结构各层位参数影响性分析

通过Bisar3.0计算沥青路面结构的顶面弯沉、路基顶面压应变和沥青层底拉应变,将此3个计算结果作为指标值,以各个结构层的厚度和模量以及土基回弹模量为影响因素,通过设计正交试验,分析各层位参数对3个指标的影响量。结果表明,沥青面层厚度和基层回弹模量对沥青层底拉应变和土基顶面压应变有着较为显著的影响,而路表弯沉值受土基回弹模量的影响最为显著。     

半刚性基层沥青路面弯沉验收标准研究

有文献表示以设计弯沉值作为路面弯沉验收标准值存在不适。文中结合JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》对路面弯沉检测标准值的规定,提出半刚性基层沥青路面弯沉验收标准值的计算方法。通过室内试验分析发现土基回弹模量-含水量、水泥稳定碎石回弹模量-养护龄期之间存在相关度较高的函数关系,据此得到任意时间的土基回弹模量和水泥稳定碎石模量;再结合试验得到的其他路面结构实际参数和层状弹性理论计算交工验收时路面的实际弯沉值,以此作为路面验收弯沉标准值判断路面弯沉是否满足要求。     

开封地区湿软路基对路面的影响分析

该文针对开封地区湿软路基含水量高,强度低的状况,采用有限元方法分析了不同土基模量下路面的弯沉、层底拉应力等关键设计指标.计算结果表明,在土基模量较小时,路面控制指标仍然是弯沉;明确了开封地区湿软路基处治应达到的强度标准,可以为该地区路基处治提供技术参考.     

带裂缝CTB沥青路面路表动态弯沉盆分布特征

为解决沥青路面模量参数反演时有效FWD弯沉盆测试数据甄别问题,采用三维动力有限元数值分析方法,探讨了半刚性基层沥青路面存在不同形式裂缝时路表动态弯沉盆的分布特征,提出了有效弯沉盆测试数据的筛选指标和标准,并结合依托工程进行了验证分析。研究结果表明:0.2 mm的裂缝宽度是决定半刚性基层沥青路面裂缝面之间是否存在接触行为的临界值;裂缝破损条件下,半刚性基层沥青路面路表动态弯沉盆分布规律与完好路面结构存在着显著的差异;直接路表弯沉及表面模量指标合理可靠,可以针对实测弯沉盆测试数据有效地进行筛选。研究成果为基于FWD测试技术正确实施半刚性基层沥青路面模量参数的反演分析,提供了前期技术依据与保障。     

半刚性基层沥青路面承载力评价指标研究

基于落锤式弯沉仪(FWD)检测数据,结合路面破损实际观测数据和养护历史资料,从理论弯沉盆正算和实测弯沉盆反算两方面,运用回归分析的方法,得到了半刚性基层沥青路面弯沉盆参数和路面各结构力学参数之间的相关关系,最终确定分别用弯沉盆参数D0-D20、D20-D60、D60-D120和D120分别作为路面面层、基层、底基层和土基结构承载力的评价指标。     

改扩建老旧硬路肩承载能力评估及利用研究

利用落锤式弯沉仪FWD的单点弯沉值、弯沉差、各结构层动态模量、弯沉盆参数D_x-D_x ,多角度评估复合式路面硬路肩路面承载力;通过现场各结构层取芯及强度试验,分析影响硬路肩路面承载能力的主要因素。在分析硬路肩利用方式的基础上,运用有限元软件模拟计算保留硬路肩拼接旧路面结构层的力学状况,结果表明保留硬路肩是可行的。     

遗传算法反算路面结构层的模量

路面模量反算,是根据落锤式弯沉仪FWD等公路无损检测仪器测得的弯沉盆数据,利用力学理论和数学方法,通过弯沉盆的拟合来反求路面的材料特性参数。该文利用遗传算法反算路面结构层的模量,计算结果表明稳定性好,结果不受初始值的影响,收敛于全部的最优解,反算值可达到令人满意的精度。     

刚性路面弯沉盆平均距离反演方法及综合分析

为了解决传统的刚性路面弯沉盆面积指数法在结构参数反演过程中没有充分利用各个测点的弯沉信息,反演结果存在多解性以及误差较大的局限性,提出一种刚性路面弯沉盆平均距离反演方法。在系统建模和分析传统弯沉盆面积指数法的基础上,从综合利用各个测点弯沉值信息的角度,构建了弯沉盆平均距离指标,计算相对刚度半径,并以实测弯沉盆误差最小为准则,计算板下地基反应模量,从理论上解决结构参数反演的多解性。在典型的刚性道面结构形式下,对比分析弯沉盆平均距离法、传统的弯沉盆面积指数法、弯沉盆面积指数改进法的灵敏度、鲁棒性和计算效率。数值分析结果表明：弯沉盆平均距离法对各测点弯沉值的敏感性相当,当误差小于5%时,反演结果与真值相差小于12%;弯沉盆平均距离法对各个测点的测量误差具有更强的鲁棒性,比传统的弯沉盆面积指数法和弯沉盆面积指数改进法分别提高42.5%和33.5%;弯沉盆平均距离法和传统的弯沉盆面积指数法的计算效率相当,均为弯沉盆面积指数改进法的7倍。基于4C和4D机场道面的FWD实测数据的反演分析,弯沉盆面积指数改进法的反演结果能减少与实测弯沉盆的拟合误差,提高刚性路面结构参数反演的合理性。     

基于遗传算法的刚性路面脱空判定

利用有限单元法建立了可考虑接缝和地基脱空的刚性路面位移计算模型。模拟生物进化过程,利用遗传算法建立了反演路面结构层模量的方法。最终提出了判定刚性路面板角(边)脱空面积的迭代方法,利用落锤式弯沉仪(FWD)实测板中弯沉盆数据反演模量,根据反演结果计算板角(边)的理论弯沉值,对比理论与实测弯沉值确定地基脱空面积,修正地基接触状况重复上述计算过程,直至计算结果收敛。     

基于FWD预估沥青路面剩余寿命的探索

如何合理的利用FWD测得的数据来评定路面寿命是道路研究的一个重要课题。依托实体改扩建工程,使用FWD检测路面的弯沉,采用三层和四层体系来反算结构层模量,比较反算结果后,使用三层体系反算的模量值进行沥青路面剩余寿命的预估。     

沥青混凝土路面动力特性数值模拟研究

为了研究路面结构层厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青混凝土路面动力特性的影响,基于有限元原理建立沥青混凝土路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青混凝土路面弯沉、应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势.研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青混凝土路面动力特性均存在不同程度的影响.研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时为分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

用FWD评价路面状况的试验研究

应用FWD和自动弯沉仪,以动态弯沉和反算模量平均值为指标实测了两个路面状况不同的段落,结果表明．路面状况与动态弯沉、反算模量关系密切;采用固定路基模量反算比改变路基模量反算时的路面状况差异更显著．并且此种差异与动态弯沉有较好的一致性,可采用FWD准确评价路面状况。     

粒料层当量模量求解新方法——以粒料基层沥青路面为例

为了给沥青路面合理设计提供参考,围绕粒料的非线性特性对粒料层当量模量展开研究。基于Uzan三参数模型编制材料子程序,并引入Cary&Zapata模型对粒料回弹模量进行湿度调整;利用有限元方法开展不同温湿度组合下的沥青路面非线性结构计算;自主开发迭代反演算法,提出基于关键结构响应(沥青层底最大拉应变等效)的粒料层当量模量求解新方法,并结合当前基于路表弯沉的结构层反算模量进行比较分析。结果表明：(1)由于粒料的非线性,路表弯沉等效并不意味着内部关键结构响应等效,采用基于路表弯沉的线弹性模量反算体系对具有明显非线性的粒料层模量进行求解,存在不合理性;(2)自主开发的基于关键结构响应等效的粒料层当量模量求解方法快速稳定,沥青面层底部最大拉应变的相对误差可控制在1%之内;(3)以层状弹性体系为理论基础的沥青路面设计方法忽略了粒料层的非线性,造成荷载传力路径与真实情况存在偏差,使得实际弯沉(非线性)大于计算弯沉(线弹性),从理论上论证了中国当前“柔性基层沥青路面弯沉验收难以通过”的现实困境;(4)基于关键结构响应的当量模量与当前基于路表弯沉的反算模量之间存在良好的相关性,提出了二者的转换模...