基于LTPP數(shù)據(jù)的水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)影響因素與預(yù)測(cè)模型研究.pdf

1、水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重影響行車(chē)舒適性與道路通行能力。為減小錯(cuò)臺(tái)的不利影響,在設(shè)計(jì)施工及管養(yǎng)過(guò)程中有效控制錯(cuò)臺(tái),需要了解錯(cuò)臺(tái)影響因素,并全面把握錯(cuò)臺(tái)發(fā)展規(guī)律。目前我國(guó)缺乏足量的錯(cuò)臺(tái)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),無(wú)法深入開(kāi)展水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)發(fā)展規(guī)律及預(yù)測(cè)研究。美國(guó) AASHTO《新建與改建路面力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)指南》(MEPDG)提出了錯(cuò)臺(tái)預(yù)測(cè)模型,但需要輸入較多的設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)標(biāo)定。由于我國(guó)路面管理系統(tǒng)缺少參數(shù)標(biāo)定所需的足量錯(cuò)臺(tái)數(shù)據(jù),導(dǎo)致 MEPDG水泥混凝土

2、路面錯(cuò)臺(tái)模型短期內(nèi)無(wú)法成功應(yīng)用于我國(guó)水泥混凝土路面工程實(shí)踐。
　　美國(guó)長(zhǎng)期路面性能(LTPP)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含大量錯(cuò)臺(tái)數(shù)據(jù),可應(yīng)用于錯(cuò)臺(tái)預(yù)測(cè)研究。雖然我國(guó)道路交通狀況、路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型、環(huán)境等因素與美國(guó)不盡相同,但錯(cuò)臺(tái)發(fā)展機(jī)理仍存在客觀性和相似性。因此,有必要基于美國(guó) LTPP數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)臺(tái)預(yù)測(cè)研究,這對(duì)于全面掌握錯(cuò)臺(tái)發(fā)展規(guī)律以及研究我國(guó)水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)防治措施具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在分析美國(guó)普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)及

3、工程實(shí)踐基礎(chǔ)上,基于 LTPP數(shù)據(jù)庫(kù)提取與預(yù)處理錯(cuò)臺(tái)分析樣本,并研究錯(cuò)臺(tái)發(fā)展過(guò)程,結(jié)合 LTPP數(shù)據(jù)庫(kù)分析各因素對(duì)錯(cuò)臺(tái)的影響,進(jìn)行錯(cuò)臺(tái)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(jì)相結(jié)合的水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)預(yù)測(cè)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(cuò)臺(tái)模型構(gòu)建及其軟件運(yùn)用方法,探討了 MEPDG錯(cuò)臺(tái)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(guó)水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)表現(xiàn),從而把握了錯(cuò)臺(tái)

4、發(fā)展的實(shí)際規(guī)律。
　　(2)探討了水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)發(fā)展的力學(xué)機(jī)理,深入分析了錯(cuò)臺(tái)發(fā)生的原因,詳細(xì)討論了錯(cuò)臺(tái)三個(gè)階段的發(fā)展情況,開(kāi)展了各因素對(duì)錯(cuò)臺(tái)影響研究,并結(jié)合 MEPDG模型量化研究了主要因素對(duì)錯(cuò)臺(tái)的影響。
　　(3)提出了錯(cuò)臺(tái)分析樣本提取思路,從空間與時(shí)間角度建立了針對(duì)錯(cuò)臺(tái)樣本質(zhì)量評(píng)價(jià)與處理方法,并分析了錯(cuò)臺(tái)樣本相關(guān)變量與錯(cuò)臺(tái)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(lèi)型,基層頂面當(dāng)量回彈模量量化

5、路基類(lèi)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(lèi)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(kù)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與錯(cuò)臺(tái)相關(guān)的變量,實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)臺(tái)樣本分析數(shù)據(jù)的重構(gòu)。
　　(4)基于重構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)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(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)敏感性分析結(jié)果的影響,研究了不同試驗(yàn)設(shè)計(jì)下路面的不同類(lèi)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(cuò)臺(tái)的設(shè)計(jì)建議。
　　(5)結(jié)合敏感性分析

6、結(jié)果,開(kāi)展了錯(cuò)臺(tái)發(fā)展的 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)研究,提出了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型優(yōu)選思路,分別建立了不同氣候分區(qū)路面錯(cuò)臺(tái) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,并結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),提出了量化 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)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(cè)結(jié)果的路面錯(cuò)臺(tái)計(jì)算公式。
　　本文研究將理論分析與水泥混凝土路面工程實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,對(duì)于水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)發(fā)展規(guī)律研究具有重要參考價(jià)值,所建立的錯(cuò)臺(tái)預(yù)測(cè)模型可在我國(guó)進(jìn)行驗(yàn)證,為水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)的防