沥青路面FWD弯沉值温度修正理论研究

FWD(落锤式弯沉仪)在道路工程运用越来越广泛,其弯沉值的温度修正成为制约FWD运用的关键问题。由于沥青层材料和层位的原因,温度影响弯沉的实质是影响沥青层的模量。文章通过理论计算发现沥青层模量和路表弯沉呈双对数关系(1gD=a·1gE1+b),然而不同模量和厚度结构组合,系数数值不同。文章将分析系数与弯沉温度修正的关系,从不同沥青路面结构组合入手,计算发现不同模量、不同厚度组合对FWD弯沉值温度修正的影响,并分析产生这些影响的原因,有利于指导采集的FWD弯沉温度修正数据的统计分析。     

基于FWD的沥青路面弯沉及反算模量的温度修正

利用落锤式弯沉仪(FWD)在中原地区沥青路面的实测弯沉盆,采用系统识别方法对沥青路面结构层模量进行反算,进而分析沥青路面弯沉及反算模量与沥青温度之间的关系,并建立了相应的温度修正公式。     

沥青路面反算模量的温度修正

根据落锤式弯沉仪（FWD）实测的弯沉盆，采用同伦方法反算沥青路面结构层的模量，分析沥青面层反算模量与温度的统计关系，并建立反算模量的温度修正公式。     

沥青路面弯沉的温度修正研究

为了更好地分析沥青路面动态弯沉随行车荷载的演化规律,通过FWD现场实测动态弯沉和不同类型的温度采集,采用变量分离的方法开展弯沉温度的修正研究。首先选取指数函数、Boltzmann和DoseResp函数模型分别与6种温度指标拟合,寻找出最能反映路面动态弯沉变化的温度类型,在此基础上建立了3种温度修正模型,从修正效果对比发现,基于DoseResp函数的类S形曲线温度修正模型的相关系数达到了0.92以上,可靠度高,形式简洁,修正效果良好,符合路面动态弯沉演变规律。     

沥青路面动态弯沉与沥青层温度相关性研究

采用FWD对山东省沥青混凝土试验路段进行动态弯沉检测,通过对动态弯沉与沥青结构层温度的相关性进行了回归分析,并确定了弯沉与沥青层温度的回归关系式及弯沉的路表温度的修正系数K。结果表明,不同的温度取值方式中,弯沉值与沥青层一定深度(代表深度)的温度相关性最好,且该深度随沥青面层的厚度的增加而逐渐增加。研究成果对沥青路面弯沉值的温度修正提供了更为便捷的修正模式,对行业检测方法起到了补充与参考的作用。     

基于弯沉盆变化率的沥青路面弯沉温度修正模型

基于FWD检测设备测得的路表弯沉,可以通过模量反演来确定路面结构承载力,从而对路面结构的维修养护提供建议。但由于沥青混合料为温度敏感性材料,其受温度影响较大,温度的变化会引起力学性质的变化,进而影响到结构承载力。因此,建立了基于弯沉盆变化率的沥青路面弯沉温度修正模型。对一条在役高速公路沥青路面在不同季节、不同温度下,进行了路面弯沉测试,反算了沥青层模量,通过对比分析,确定了沥青层代表温度;对完整弯沉盆的温度修正方法进行了研究,确定了精度最高的温度修正模型;对比了“先修正”和“后修正”的计算结果,验证了对完整弯沉盆进行温度修正的可行性。研究结果表明:1/2深度处的温度更适宜作为沥青层的代表温度;采用弯沉变化率得到的弯沉-温度修正拟合结果精度更高;基于“先修正”与“后修正”两种方法得到的面层反演模量具有很好的一致性,为沥青路面反算模量提供了一个新的思路。     

FWD荷载下沥青路面动力响应的温度影响作用研究

为研究不同温度条件下沥青路面的实际动力响应规律,铺设了3种典型沥青路面试验路,通过落锤式弯沉仪(FWD)开展了温度对路表动态弯沉盆特性的影响作用分析,并通过动态应变传感器获取了不同温度下FWD荷载产生的沥青层底应变响应。研究结果表明:路表动态弯沉盆的各测点弯沉值随径向距离的增加逐渐减小,随荷载水平的增加逐渐增大,随路面温度的增加显著增大;随着温度的提高,路表动态弯沉盆的影响范围显著减小;通过回归分析方法确定沥青层底应变响应的温度修正系数,有助于实现实际温度下的应变响应向标准参照温度的转换。     

对沥青路面回弹弯沉温度修正方法的改进及探讨

文章对现行交通部规程、规范、标准中有关沥青路面回弹弯沉温度修正方法提出以下改进和探讨意见:(1)将测试规程中的温度修正查图法改为公式计算法,能一式求出沥青面层的平均温度。(2)对"沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准"这一条文提出疑问,指出实际上是以沥青面层平均温度20℃为准来修正弯沉的。(3)分析按设计规范上的经验公式实施温度修正时所存在的困难。(4)对采用测试规程和设计规范两种方法计算沥青路面回弹弯沉温度修正的结果进行对比,提出应加强对经验公式适用性的研究。(5)对制定温度修正精度要求和路表温度量测频率的必要性以及如何制定,作出分析研究。     

FWD在机场道面检测中的应用

介绍了FWD检测的原理和设备,提出了测点数量确定方法、FWD检测数据异常数据的剔除方法和荷载修正方法(将弯沉数据修正为标准荷载作用下的值),给出了检测数据分析方法的基本原理,为机场道面FWD检测提供了理论基础。最后以浙江某4D级民用机场的FWD测试数据作为案例进行了分析,验证了检测和分析方法的可行性。     

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。     

基于状态设计法的沥青路面弯沉设计标准

为了建立沥青路面设计新标准,针对沥青路面结构破坏特征,提出了沥青路面破坏状态的判别准则,通过多省区多路段广泛的交通量调查和路表弯沉检测,建立了容许弯沉与累计交通量的幂函数关系,揭示了沥青路面相对弯沉变化规律,据此提出了以设计弯沉为指标的沥青路面设计新标准,建立了沥青路面状态设计法。系统分析了现行沥青路面设计规范所推荐的弯沉综合修正系数计算公式的本质特征,指出了其存在的概念性错误,并给出了相应的改进方法。研究结果表明:状态设计法厘清了设计状态与破坏状态的概念以及二者的相互关系,从原理上统一了设计指标与材料参数的工作状态,对于结构失效界限不明显的沥青路面具有良好的适用性;弯沉综合修正系数是理论弯沉与实测弯沉相对偏差的定量描述,直接用理论弯沉或实测弯沉表示最为客观。     

软基路段沥青路面硬路肩承载力评估与再利用

为确定中江高速公路改扩建软基路段沥青路面硬路肩承载力和利用方案,采用落锤式弯沉仪FWD的单点弯沉值和弯沉盆参数评价沥青路面硬路肩承载力,通过现场取芯试验验证落锤式弯沉仪FWD承载力评价的准确性。结果表明：中江高速公路软基路段沥青路面仍具有较好的整体结构承载力,基层损坏严重是造成硬路肩部分路段弯沉不足的主要原因。在此基础上,根据承载力评价结果和路面加铺厚度推荐了沥青路面硬路肩再利用的方案。     

机场水泥混凝土道面实测弯沉值的温度影响分析

为探究机场道面温度状况对实测弯沉值影响的规律,现场测试获得了机场水泥混凝土道面在不同温度下的动态弯沉值。对板中、板边、板角实测动态弯沉值与温度的关系进行了探究,分析了落锤式弯沉仪(FWD)在受温度影响发生变形的道面板上不同放置位置对实测弯沉值的影响,同时研究了机场水泥混凝土道面板的脱空判定与温度的关系。研究结果表明:随着温度升高,板中弯沉值逐渐增大,板边、板角弯沉值逐渐减小,板中、板边、板角弯沉值受温度影响程度逐渐增加;FWD测量位置与所处道面板变形情况不合理将导致弯沉值失真;测试道面板中、板边弯沉可通过线性回归进行温度修正,板角弯沉可通过二项回归进行温度修正,基于道面板温度梯度的弯沉温度修正关系相关性和应用性更好;脱空判定值受温度影响较大,不同时间不同温度情况将出现相悖的判定结果,进行脱空判定时,有必要对脱空判定值进行温度修正。     

落锤式弯沉仪模量反算精度影响因素分析与评价

为提高落锤式弯沉仪(FWD)的检测精度与模量反算精度,本研究依托G304国道丹东段半刚性基层沥青路面的检测结果,基于FWD检测与模量反算原理,定量地剖析了影响落锤式弯沉仪弯沉检测与模量的反算结果的因素,并采用3种不同方式计算土基回弹模量数,将MODULUS和SIDMOD的土基模量反算结果与便携式落锤弯沉仪器(PFWD)直接测试结果进行对比。研究发现MODULUS反算的模量结果小于SIDMOD,并与PFWD检测的结果更为接近,经过温度、荷载水平等因素校正后,模量反算的精度有所提高。对抬高模量反算的精度和FWD检测的精度有一定的影响,规范FWD的操作过程,引导该法的工程应用。     

基于FWD弯沉盆和大数据分析的沥青路面模量反演方法的合理性分析

沥青路面模量反演是评价沥青路面结构承载能力及路面材料衰变的重要方法。提出了基于FWD弯沉盆和大数据分析的模量反演方法并开发了相应的反演软件,结合交通部足尺环道沥青路面的实测弯沉盆数据来反演四层路面结构的模量,并从测试温度差异、测试荷载差异及测试设备差异等方面,对反演结果的规律和规律的合理性进行了分析。结果表明,反演结果合理,符合路面经验模量的取值范围,反演结果的变化规律与材料特性及工程实际经验符合。反演方法兼具反演精度高和反演速度快等特点。     

城市道路沥青路面上FWD与贝克曼梁的对比试验研究

在上海市区10条典型结构的沥青路面上，进行了落锤式弯沉仪（简称FWD）与贝克曼梁的定点对比测试，经统计分析，建立了FWD弯沉与贝克曼梁弯沉间的实用转换关系。对于逐步推广应用FWD进行道路路面和机场道面承载能力的快速、非破损评价，具有重要意义。     

全厚式沥青路面结构弯沉设计指标研究

在充分考虑全厚式沥青路面结构特点的基础上,分析我国弯沉计算公式对其的不适应性,借鉴国内相关参数研究成果和国外成熟的相关弯沉计算公式,通过国内外计算公式参数转换与修正,提出了适合我国全厚式沥青路面结构的弯沉计算公式;并在此基础上,对普通和长寿命两种全厚式沥青路面结构的弯沉公式进行了具体推导。该研究为国内全厚式沥青路面结构弯沉设计起到了指导意义。     

关于弯沉综合修正系数的探讨

分析我国沥青路面设计方法中存在的静态参数与动态指标配套使用，及由于弯沉综合修正系数引起的不合理现象，引入材料的动态参数计算沥青路面路表弯沉，并与路表实测弯沉进行比较，使沥青路面设计中设计参数与控制指标状态一致，并去除弯沉综合修正系数及其不当影响。     

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。     

沥青路面弯沉测定值温度修正的研究

沥青路面的强度随温度的变化而不同。本文就弯沉测定中的温度修正问题，对美国的方法存在问题作了深入分析，并对我国交通部公路柔性路面设计规范ＪＴＪ０１４－８６采用的弯沉温度修正方法作了进一步论证。