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。     

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.     

路面结构层材料非线性特性反演

针对基于落锤式弯沉仪的路面结构层模量线弹性反演在某些情况下的不足之处，引入路面材料的非线性模型，并结合非线性最小二乘优化，研究路面结构层材料非线性特性有限元反演方法，通过实测弯沉盆的反演验证，表明可以较好地解决在基层或底基层上进行FWD检测，以识别薄弱层和监控施工质量时的模量反算问题。     

FWD作用下沥青路面动力特性数值研究

为了研究路面厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青路面动力特性的影响,该文基于有限元原理建立沥青路面动力特性模型,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作用下的沥青路面弯沉及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,同时对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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

利用手持式落锤弯沉仪评价路基路面强度参数

结合湘西通县公路改造工程,应用手持式落锤弯沉仪(HFW D),研究了动回弹模量与旧路面剩余强度、静回弹模量和劈裂强度的关系,得出动回弹模量与路基路面强度参数(剩余强度、静回弹模量和劈裂强度)有较好相关关系的结论。结果表明,手持式落锤弯沉仪可用于路基路面强度参数的快速检测和评价,从而为路面结构的设计提供科学依据。     

高模量改性沥青在钢箱梁桥桥面铺装中的应用研究

结合某大跨度公路钢箱梁斜拉桥桥面铺装的成功实践,得到了高模量改性沥青桥面铺铺装层在车辆荷载下发生破坏的规律,提出了高模量改性沥青桥面铺装方案,并详细阐述了高模量改性沥青混合料铺装施工,为高模量改性沥青在钢桥面铺装中的推广应用积累了新的技术资料。     

浅析路面模量反演的修正迭代法

该文介绍了路面模量反演的修正迭代法。以目前国际上普遍使用的落锤式弯沉仪（FWD：Falling Weight Deflectometer）的弯沉检测数据为依据,通过预估模量的初值、建立弯沉值对模量的导数矩阵、不断修正初始模量值的方法,开发了路面模量反演的修正迭代法。通过理论和试验证明：该算法具有收敛速度快、精度高、稳定性好的优点。     

基层模量对沥青路面力学性能的影响分析

沥青路面的基层材料种类繁多，模量变化范围很大，而基层模量对路面结构力学有重要的影响。选取3种典型的路面结构，选用4种实测轮胎接地荷载，建立三维有限元路面结构模型，分析基层模量变化时的力学响应。结果显示，基层模量的增加对路面使用寿命有2种不同的影响趋势，一方面可以减少沥青层层底弯拉应变，从而增加沥青路面的疲劳寿命；另一方面，表面层最大剪应力呈明显的增大趋势，容易产生路表面局部早期损坏。在此基础上，给出基层模量的合理范围建议值。最后，提出增加一个抗剪指标以控制基层的模量。     

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。     

基于抗车辙功能的高模量沥青混凝土应用研究

针对沥青路面的车辙损坏,通过掺加改性剂PR／RA以提高沥青混凝土模量,达到有效提高路面抗车辙能力的目的。介绍了高模量沥青混凝土（HMAC）的研究成果,如提出基于抗车辙功能高模量沥青混凝土的合理设置层位和模量值的合理取值范围、抗车辙能力强的高模量沥青路面结构组合,以及高模量沥青混凝土路面典型结构等。并结合试验路实体工程,提出高模量沥青混凝土路面的施工工艺与质量控制技术。     

野外路面动态模量反算方法综述

路面的动态特性是目前各国研究的热点，其中动态模量又是这一特性的一个基本参数。文章详细介绍了基于FWD野外动态模量的各种反算方法及其优缺点，并论述了基于静力层状弹性体理论的路面动态模量反析程序所存在的局限性及合理性，最后提出用有限元反析路面模量及在我国开展此项研究的基本原则。     

机场水泥混凝土道面弯沉的影响因素分析

竖向挠度过大是引起机场道面损坏的一个重要原因,因此弯沉是机场道面结构设计时的重要考虑指标。影响道面弯沉的因素有很多。该文通过对影响道面弯沉的三个最主要因素进行分析,分别为面层厚度、面层材料弯拉模量和基层顶面反应模量,得到不同影响因素对道面弯沉的影响程度,比选出对弯沉影响最大的因素,作为改善道面挠度时优先考虑的指标,为道面结构设计提供参考。     

面层模量对重载交通沥青路面受力特性及使用寿命的影响分析

面层模量是路面设计的重要力学参数,它的取值将直接影响到路面结构的设计结果及受力特性。应用路面计算程序,系统分析面层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力以及路面结构疲劳寿命的影响,并阐述其影响规律。结果表明,面层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性及使用寿命具有显著的影响,提高面层模量值将增大面层应力,显著减小路表弯沉值、基层及底基层层底拉应力,进而提高路面的疲劳寿命。