基于彎沉盆參數(shù)的道路狀況快速判別研究

1、<p>　　基于彎沉盆參數(shù)的道路狀況快速判別研究</p><p>　　摘要：目前的模量反算過程一般依據(jù)最遠(yuǎn)端的彎沉值來首先確定土基的動態(tài)模量，然后作為常量逐層進(jìn)行試算、模量調(diào)整，直至計(jì)算與實(shí)測吻合或滿足最小誤差。但是土的動態(tài)模量與應(yīng)力水平存在一定關(guān)系：隨著偏應(yīng)力的增加，土的動態(tài)模量都在減小，為了彌補(bǔ)此不足，筆者采用彎沉盆參數(shù)（BCI2-F3）對模量進(jìn)行研究。在對上層結(jié)構(gòu)狀況分析時，筆者對彎沉盆參數(shù)（F2

2、-AREA）映射關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)此方法不僅可以判別結(jié)構(gòu)的破損狀態(tài)，甚至可以判斷裂縫的開裂形式。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：模量反算； 動態(tài)模量； 彎沉盆參數(shù) ；結(jié)構(gòu)狀況 </p><p>　　Abstract: The inverse modulus of the current process is generally in accordance with the most dis

3、tal deflection value to first determine the dynamic modulus of soil-based spreadsheet, and then as a constant layer modulus adjustment until the calculated and measured coincide or meet the minimum error. Soil dynamic mo

4、dulus and the stress level but there is a certain relationship: with the increase of the deviatoric stress, the dynamic modulus of the soil decreases, in order to compensate for this </p><p>　　中圖分類號：TU413.6+

5、2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　1 利用參數(shù)組合評估土基強(qiáng)度 </p><p>　　典型的反算結(jié)果表明：土基模量和面層模量要比實(shí)測模量大很多，而基層小很多。這是因?yàn)橥粱袘?yīng)力松弛特性（模量隨應(yīng)力的增加而降低），遠(yuǎn)距離傳感器下的土基應(yīng)力（應(yīng)變）水平要比直接作用荷載處的土基應(yīng)力水平低，所以表現(xiàn)為遠(yuǎn)處的土基模量要大于荷載中心處的土基模量。 </p><p

6、>　　因此單純依靠最遠(yuǎn)端的彎沉來預(yù)測土基模量，存在一定缺陷。因此本章采用彎沉盆組合分析方法來研究土基模量。 </p><p>　　1.1“人工彎沉盆數(shù)據(jù)庫”的建立 </p><p>　　同濟(jì)大學(xué)孫瑞華曾在模量評估的誤差分析中利用BISAR程序分別對兩層和三層結(jié)構(gòu)建立彎沉盆計(jì)算數(shù)據(jù)，F(xiàn)WD落錘重50kN，各因素取值范圍見表1 1和表1 2： </p><p>　

7、　表1 2三層路面結(jié)構(gòu)參數(shù) </p><p>　　對于三層路面結(jié)構(gòu)，厚度參考設(shè)計(jì)規(guī)范和我國半剛性瀝青路面常用的路面結(jié)構(gòu)組合，見表1 3。對于兩層路面，本文參考文獻(xiàn)[1]采用的參數(shù)取值。 </p><p>　　表1 3 三層路面結(jié)構(gòu)選用的參數(shù)取值 </p><p>　　與文獻(xiàn)[2]不同，為下文分析方便，這里各因素在值域內(nèi)隨機(jī)取值，四種損壞模式均勻分布，然后計(jì)算每種隨機(jī)

8、組合情況下的彎沉盆參數(shù)。 </p><p>　　1.2 彎沉盆參數(shù)組合分析方法 </p><p>　　1.2.1 BDI-F2諾謨分析 </p><p>　　Y. Richard Kim在分析柔性路面時，利用(δ2-δ4)和((δ1-δ3)/ δ2)來預(yù)測土基模量，本文針對半剛性瀝青路面，在進(jìn)行諾謨分析時發(fā)現(xiàn)，對于三層路面結(jié)構(gòu)，在面層裂縫和基層裂縫沒有貫通的情況下，

9、由和還是可以較準(zhǔn)確地確定土基模量，基本不受上部各結(jié)構(gòu)層狀況（模量、破損狀況）的影響。 </p><p>　　但是，如果裂縫貫通于面層和基層，和點(diǎn)脫離土基模量的趨勢線，如圖1 1?？蛑械母魃Ⅻc(diǎn)是面層裂縫和基層裂縫貫通（CAB）情況下的結(jié)果，這種情況下，很難用諾謨分析來說明三者之間的聯(lián)系。 </p><p>　　圖1 1 三層路面BDI-F2分析 </p><p>　　

10、1.2.2 BCI2-F3分析 </p><p>　　本文經(jīng)過大量計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對于半剛性瀝青路面，利用BCI2（δ4-δ5）和F3 ((δ2-δ4)/ δ3)諾謨分析對土基模量的確定似乎更有價值，如圖1 2，對于某個模量的土基，雖然在面層基層開裂時，BCI2-F3點(diǎn)有些“偏遠(yuǎn)”，但仍然和其它結(jié)構(gòu)狀況的散點(diǎn)位于同一條趨勢線上。因此，在路面嚴(yán)重破裂情況下用BCI2-F3可以唯一確定土基。 </p><

11、;p>　　圖1 2 三層路面BCI2-F3分析 </p><p>　　2 利用參數(shù)組合判別上層結(jié)構(gòu)狀況 </p><p>　　土基上部結(jié)構(gòu)層的裂縫形態(tài)和破損程度對彎沉有較大影響，那么反過來就有可能利用彎沉盆形狀來對破損情況進(jìn)行評價。當(dāng)然，對于表面的裂縫狀況，目前常用路面攝影車來進(jìn)行檢測，從而使裂縫檢測更準(zhǔn)確、更快捷。 </p><p><b>　　2

12、.1 模量分析 </b></p><p>　　Hoffman 和Thompson(1981)指出，彎沉盆面積參數(shù)可以用于表征路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[3]，面積參數(shù)定義為： </p><p>　　已經(jīng)證明，對于兩層結(jié)構(gòu)而言，和能和上層厚、上層模量和土基模量建立明確的函數(shù)關(guān)系。因此，如果在，，和已知的情況下，就可以預(yù)估。其實(shí)對于三層結(jié)構(gòu)亦是如此，只不過預(yù)估瀝青層模量前需要已知基層的模量和厚度

13、。 </p><p>　　2.2 開裂狀況的判別 </p><p>　　按照兩層路面結(jié)構(gòu)選用的參數(shù)，在上層路表裂縫（CA2）、上層反射裂縫（CB2）、兩層路面完整（INT2）下隨機(jī)取值，計(jì)算在50kN下的彎沉響應(yīng)，并計(jì)算F2和AREA兩個彎沉盆參數(shù)，繪于圖2 1： </p><p>　　圖2 1F2-AREA關(guān)系曲線判別開裂位置 </p><p&

14、gt;　　從上圖可以看出，三種結(jié)構(gòu)狀態(tài)涇渭分明，由F2-AREA數(shù)據(jù)庫訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅能判別兩層結(jié)構(gòu)的破損狀態(tài)，甚至可以判斷裂縫的開裂形式。 </p><p><b>　　3結(jié)論 </b></p><p>　　1、利用破損路面動力分析程序，對兩層、三層瀝青路面的各種結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行了彎沉動力計(jì)算，得到了人工彎沉盆數(shù)據(jù)庫。然后利用彎沉盆組合來分別判定土基和上層結(jié)構(gòu)狀態(tài)

15、。經(jīng)過大量計(jì)算發(fā)現(xiàn)，對于半剛性瀝青路面，用BCI2-F3可以唯一確定土基模量。 </p><p>　　2、分別在CA2、CB2、INT2下隨機(jī)取值，計(jì)算在50kN荷載下響應(yīng)，三種情況F2-AREA映射關(guān)系大致分布于三個毫無相關(guān)的區(qū)域，為今后的路面結(jié)構(gòu)層檢測提供指導(dǎo)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]

16、王旭東，沙愛民，許志鴻. 瀝青路面材料動力特性與動態(tài)參數(shù). 北京：人民交通出版社，2002 </p><p>　　[2] 孫瑞華. 應(yīng)用FWD評估路面模量的誤差分析. 同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文[D]，2005.3 </p><p>　　[3] Sebaaly, B. E., M. S. Mamlouk, and T. G. Davies. Dynamic Analysis of Falling