基于LTPP數(shù)據(jù)的水泥混凝土路面錯臺影響因素與預(yù)測模型研究.pdf

1、水泥混凝土路面錯臺嚴重影響行車舒適性與道路通行能力。為減小錯臺的不利影響,在設(shè)計施工及管養(yǎng)過程中有效控制錯臺,需要了解錯臺影響因素,并全面把握錯臺發(fā)展規(guī)律。目前我國缺乏足量的錯臺實測數(shù)據(jù),無法深入開展水泥混凝土路面錯臺發(fā)展規(guī)律及預(yù)測研究。美國 AASHTO《新建與改建路面力學(xué)—經(jīng)驗設(shè)計指南》(MEPDG)提出了錯臺預(yù)測模型,但需要輸入較多的設(shè)計參數(shù)及參數(shù)標定。由于我國路面管理系統(tǒng)缺少參數(shù)標定所需的足量錯臺數(shù)據(jù),導(dǎo)致 MEPDG水泥混凝土

2、路面錯臺模型短期內(nèi)無法成功應(yīng)用于我國水泥混凝土路面工程實踐。
　　美國長期路面性能(LTPP)數(shù)據(jù)庫中包含大量錯臺數(shù)據(jù),可應(yīng)用于錯臺預(yù)測研究。雖然我國道路交通狀況、路面結(jié)構(gòu)類型、環(huán)境等因素與美國不盡相同,但錯臺發(fā)展機理仍存在客觀性和相似性。因此,有必要基于美國 LTPP數(shù)據(jù)庫錯臺數(shù)據(jù)進行錯臺預(yù)測研究,這對于全面掌握錯臺發(fā)展規(guī)律以及研究我國水泥混凝土路面錯臺防治措施具有重要現(xiàn)實意義。
　　本文在分析美國普通水泥混凝土路面設(shè)計及

3、工程實踐基礎(chǔ)上,基于 LTPP數(shù)據(jù)庫提取與預(yù)處理錯臺分析樣本,并研究錯臺發(fā)展過程,結(jié)合 LTPP數(shù)據(jù)庫分析各因素對錯臺的影響,進行錯臺影響因素敏感性分析,建立了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與正交設(shè)計相結(jié)合的水泥混凝土路面錯臺預(yù)測模型。本文研究思想和方法以及主要成果分別為:
　　(1)分析了 MEPDG錯臺模型構(gòu)建及其軟件運用方法,探討了 MEPDG錯臺模型在短期內(nèi)應(yīng)用的可行性,并基于 LTPP數(shù)據(jù)研究了美國水泥混凝土路面錯臺表現(xiàn),從而把握了錯臺

4、發(fā)展的實際規(guī)律。
　　(2)探討了水泥混凝土路面錯臺發(fā)展的力學(xué)機理,深入分析了錯臺發(fā)生的原因,詳細討論了錯臺三個階段的發(fā)展情況,開展了各因素對錯臺影響研究,并結(jié)合 MEPDG模型量化研究了主要因素對錯臺的影響。
　　(3)提出了錯臺分析樣本提取思路,從空間與時間角度建立了針對錯臺樣本質(zhì)量評價與處理方法,并分析了錯臺樣本相關(guān)變量與錯臺的關(guān)系,采用接縫水分允許入滲率量化接縫狀況,基層沖刷系數(shù)量化基層類型,基層頂面當量回彈模量量化

5、路基類型與結(jié)構(gòu)組合,邊緣傳荷能力與路肩支撐能力量化路肩類型,降雨量排除率量化排水能力,提出了數(shù)據(jù)量化原則,從而將 LTPP數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與錯臺相關(guān)的變量,實現(xiàn)了錯臺樣本分析數(shù)據(jù)的重構(gòu)。
　　(4)基于重構(gòu)數(shù)據(jù)庫進行了影響因素敏感性分析,分析了不同數(shù)據(jù)質(zhì)量以及不同試驗設(shè)計對敏感性分析結(jié)果的影響,研究了不同試驗設(shè)計下路面的不同類型因素的重要性排序,并提出了不同氣候分區(qū)下有利于減小路面錯臺的設(shè)計建議。
　　(5)結(jié)合敏感性分析

6、結(jié)果,開展了錯臺發(fā)展的 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測研究,提出了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型優(yōu)選思路,分別建立了不同氣候分區(qū)路面錯臺 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,并結(jié)合正交試驗設(shè)計,提出了量化 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果的分析思路與方法,建立了基于 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果的路面錯臺計算公式。
　　本文研究將理論分析與水泥混凝土路面工程實際問題相結(jié)合,對于水泥混凝土路面錯臺發(fā)展規(guī)律研究具有重要參考價值,所建立的錯臺預(yù)測模型可在我國進行驗證,為水泥混凝土路面錯臺的防