[博士]FWD檢測(cè)的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)

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　　[博士]FWD檢測(cè)的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)　　學(xué)科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　 半剛性基層瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路的一種主要結(jié)構(gòu)形式。近年來，由于材料和設(shè)計(jì)體系的原因，瀝青路面早期損壞現(xiàn)象非常嚴(yán)重，表現(xiàn)為橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂等。這些結(jié)構(gòu)性破損使得路面結(jié)構(gòu)逐漸喪失整體性，削弱承載力，影響行車安全性和舒適性。目前，針對(duì)這種結(jié)構(gòu)性破損路面的檢測(cè)、評(píng)價(jià)和養(yǎng)護(hù)已成為路面管理的重要工作。FWD(落錘彎沉儀)作為固定采樣、動(dòng)態(tài)彎沉類的高自動(dòng)化機(jī)械彎沉測(cè)試儀，是目前應(yīng)用較為廣泛的彎沉檢測(cè)設(shè)備，代表了彎沉檢測(cè)和結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)的發(fā)展方向。本文正是基于FWD的測(cè)試數(shù)據(jù)，構(gòu)建了適于半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)體系?！　? 本文首先重點(diǎn)研究瀝青路面的動(dòng)力特性，針對(duì)路面的各種開裂縫模式建立了有限元分析模型，其中對(duì)路面結(jié)構(gòu)和裂縫的形態(tài)都作了較大的簡(jiǎn)化，計(jì)算分析了在FWD沖擊荷載下瀝青路面在不同裂縫間距、寬度和開裂深度情況下和層間出現(xiàn)滑動(dòng)情況下的動(dòng)力響應(yīng)，通過與完好狀態(tài)下的結(jié)果比較，分析了這些破損狀態(tài)對(duì)路面動(dòng)力計(jì)算的影響。計(jì)算過程采用Fortran90編程，從前處理到動(dòng)力方程求解，均編制了相應(yīng)的子程序，為后文理論彎沉盆參數(shù)分析提供數(shù)據(jù)來源?！　? 然后本文基于理論彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行有效彎沉盆參數(shù)分析。將實(shí)際路面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為三層結(jié)構(gòu)開裂模型，在土基狀態(tài)分析時(shí)，通過人工動(dòng)態(tài)彎沉盆數(shù)據(jù)得到了土基模量預(yù)測(cè)參數(shù);用同樣的方法得到了兩層路面上層和三層路面的面層、基層結(jié)構(gòu)破損狀態(tài)的彎沉盆預(yù)測(cè)參數(shù)。然后利用這些參數(shù)訓(xùn)練新建的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最后利用實(shí)測(cè)彎沉數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)性能，包括路面結(jié)構(gòu)層的動(dòng)態(tài)模量以及路段的剩余壽命等。相應(yīng)地，本文基于Matlab2006平臺(tái)編制了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演程序ToEsg.m和剩余壽命預(yù)估程序NNSP.m，并提供了結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)分析的算例。　　 最后是本文理論在試驗(yàn)路上的應(yīng)用情況。首先對(duì)107國(guó)道保定一石家莊段的高等級(jí)半剛性基層瀝青路面進(jìn)行了全面的路況調(diào)查，著重分析了反映結(jié)構(gòu)性能的兩項(xiàng)指標(biāo):路面狀況指數(shù)和路面強(qiáng)度指數(shù)，然后基于實(shí)測(cè)FWD數(shù)據(jù)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了模量反算和剩余壽命預(yù)估。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出了基于三層體系的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法。另外，利用本文理論對(duì)寶山實(shí)驗(yàn)路實(shí)測(cè)FWD數(shù)據(jù)進(jìn)行了剩余壽命計(jì)算，用于指導(dǎo)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。

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