沥青路面惰性弯沉点的选取及土基模量的反演

水泥混凝土路面存在弯沉几乎不随模量变化而变化的惰性弯沉点,并可用于反算水泥混凝土路面结构模量。为了使理论弯沉盆与实测弯沉盆相匹配,将刚性下卧层引入到理论弯沉盆的计算当中,经过大量的弯沉盆计算发现,沥青路面惰性弯沉点的选取较为困难,提出了一种基于均方根误差最小准则的惰性弯沉点选取方法,并将其应用于土基模量的反演中。在基于惰性弯沉点的土基模量反算中发现基层模量的大小对土基模量反演的精度有比较大的影响,并分别回归出针对柔性基层和半刚性基层的路面结构信息与惰性点参数的关系。选取不同的路面结构进行土基模量反演,理论上论证回归公式的精度,用实测弯沉盆进行模量反算,并与国内外其它反算程序比较,验证了基于惰性弯沉点的土基模量反演方法的精度和可靠性。     

基于虚拟惰性点的土基模量反演方法

为了提高惰性点法土基模量反演精度,研究了基于有限点弯沉的完整弯沉盆的预测方法,提出了基于预测完整弯沉盆的虚拟惰性点计算方法,并与基于实际完整弯沉盆的实际惰性点的反演结果相对比,针对反演精度进行了理论分析和实例验证.结果表明,分别采用对数分段线性插值法和指数模型预测弯沉检测范围内、外的弯沉盆信息时,预测精度高,计算简便.实惰性点法和虚惰性点法的平均理论反演误差分别为1.70%和1.53%.惰性点位置对反演误差有较大影响,当惰性点位置超出弯沉盆检测范围时,实惰性点法和虚惰性点法的平均反演误差分别为2.63%和1.45%.实测弯沉盆分析结果与理论模拟分析结果相符.通过改进惰性点参数计算方法,虚惰性点法显著提高了土基模量反演精度.     

基于沥青面层曲率指数反算沥青面层的弹性模量

基于层状弹性体系理论,由路面结构的路表变形响应反算沥青面层的弹性模量.根据落锤式弯沉仪数据采集传感器与荷载中心的距离,构建了结构层参数与其相应路表弯沉盆之间的数据库.通过分析此数据库提出了沥青面层的临界影响厚度,并基于此临界影响厚度建立了相应的回归模型.理论弯沉盆和实测弯沉盆反算的算例对比分析表明,该方法具有良好的精度和可靠性,是一种实用、有效而快速的评定路面承载能力的方法.     

基于两点路表弯沉反算土基回弹模量的研究

基于层状弹性理论,利用远离承载板中心的两点路表变形响应反算土基回弹模量。根据半刚性基层沥青路面常用路面结构组合形式,构建土基回弹模量与两点路表弯沉值之间一一对应的数据库,建立回归模型。由理论弯沉盆和实测弯沉盆的预测结果表明,建立的土基回弹模量回归预测模型具有良好的精度和可靠性,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

基于土基反演模量一致性的刚性层设置方法

为了合理设置路面结构刚性层深度,提高模量反演结果的合理性,依托足尺环道试验路,利用落锤式弯沉仪(FWD),进行了路面各结构层逐层弯沉盆检测,分析了刚性层设置深度和荷载水平对逐层土基模量反演值的影响,建立了基于逐层土基反演模量一致性的刚性层深度设置模型.实例验证表明:与荷载水平相比,土基模量反演值受刚性层设置深度的影响较大;刚性层设置深度与路面等效厚度二者呈现指数相关性;与既有刚性层深度设置方法相比,该模型显著提高了土基反演模量一致性,逐层土基反演模量变异系数由12.9%以上降低为6.9%.     

脱空对机场水泥混凝土道面荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的计算脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响.计算结果表明:有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%.     

机场水泥混凝土道面板底脱空对荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响。计算结果表明：有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%。     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

基于便携式落锤动力弯沉的路基弯沉预测模型

为了提高路基弯沉检测的效率和精度,以便携式落锤弯沉仪PFWD为平台,对路基弯沉盆指标进行了分析研究.并且针对含砾黏土和含碎石黏土2种不同路基结构,基于回归分析技术及人工神经网络智能方法构建了动弯沉与贝克曼梁静态弯沉之间的分析模型,并对2种不同模型的预测结果进行评价分析.实测数据表明,由于考虑了弯沉盆指标,采用回归模型对2种不同路基的贝克曼梁静弯沉预测相对误差均值分别由4.64％和3.99％下降到3.01％和2.35％,回归方程对贝克曼梁静弯沉的预测精度得到了提高;同时,采用BP神经网络模型预测相对误差均值分别为1.66％和1.80％,优于多元回归模型.研究结果可以为路基贝克曼梁静弯沉的检测提供参考.     

机场刚性道面接缝传荷能力的评价

基于ABAQUS有限元软件,按照"贡献面积"刚度分配原则,通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元,建立了考虑接缝传荷能力的机场刚性道面3维有限元分析模型.以重型落锤式弯沉仪(HWD)弯沉测试为基础,针对不同地基强度上的典型道面结构,考虑基层对接缝传荷能力的影响,应用有限元模型,分析了HWD承载板、单轴双轮起落架、双轴双轮起落架和三轴双轮起落架等荷载形式作用在接缝一侧板边中部时道面结构的板边应力和挠度,建立了HWD承载板测试得到的挠度传荷系数与接缝刚度之间的相关关系,以及与不同荷载形式作用的应力折减系数之间的相关关系,成果可用于评价机场刚性道面的接缝传荷能力,以及道面板边应力分析.     

基于弯沉盆的半刚性基层脱空判识方法

建立了基层脱空路面3维动力学模型,分析了脱空范围、脱空高度、基层开裂情况对弯沉盆的影响规律,并且比较了基层脱空和其他基层损坏的弯沉盆异常响应特征.通过相关性分析,提出采用弯沉比和面积指标作为基层脱空判定指标,并且提出了相应的判定标准.最后,根据结构层缺陷弥散假设,分析了脱空面积与土基等效模量损失之间的关系,建立了估算脱空面积的经验回归模型.     

沥青路面的线激光测量方法及构造深度

路面构造的测量方法一直是路面抗滑性能研究的重点话题,为了弥补传统路面构造测量技术的精度不高、效率低下且测量范围代表性不足的缺陷,基于非接触式激光三角测距法原理,自主研发了一套超高速线激光测试系统。利用线性插值与空间拟合平面法对采集数据进行处理,有效重构了路面构造的三维形貌。基于传统铺砂法平均构造深度指标(MTD)和平均断面深度(MPD)测量原理,提出三维曲面构造深度计算方法,以改善人工铺砂法测量构造深度的主观性。最后通过几何学方法对比,验证了该计算方法的可靠性。试验结果表明基于面域扫描技术的线激光系统能够大幅度提高沥青路面构造的扫描效率与测量范围,测量数据三维直观,具有很高的应用价值。     

大跨度桥梁桥面铺装温度效应仿真分析

针对环境温度变化对桥面铺装层受力的影响,提出了一些计算假定.以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,分析了温度变化对铺装层受力的影响.用整体温度变化来模拟年温差的影响,采用有限元的方法计算出温度变化引起的主梁挠度,拟合成挠度曲线,并由微元体的平衡条件导出了铺装层应力和层间剪应力的计算公式并得出相应的应力值;用局部温度变化来模拟昼夜温差的影响,采用先整体后局部的分析方法计算出铺装层内的应力.计算结果表明:在整体温度变化作用下铺装层的应力因其材料不同而异;在局部温度变化作用下铺装层内的应力受铺装层与主梁间的温差影响较大.     

基于灰色系统理论的沥青路面使用性能预测

采用灰色系统理论方法,分别对路面强度指数、路面状况指数和路面平整度指标进行了建模和预测.利用实际路面检测数据进行模型的检验和修正,并与传统的回归分析模型进行对比.结果表明,对于公路路面这种比较离散的技术状况评价指标值,采用灰色预测方法精度有较大的提高,能够满足路面使用性能预测的要求.     

运用惰性点方法反算沥青路面结构地基模量

在水泥混凝土路面中存在的路面弯沉盆惰性点,可以用于反算水泥混凝土路面结构模量.为此论证了惰性点在沥青路面弯沉盆中的存在性,并利用惰性点方法开发出一套反算沥青路面结构地基模量的程序.首先论证典型的沥青路面3层体系可以简化为2层体系,在此2层体系中存在惰性点.然后,通过回归分析方法得出了路面结构信息与惰性点参数的相关关系.最后通过此关系,可以在实测弯沉盆中找到惰性点,并求解地基模量.     

刚柔复合路面结构弯沉盆形态分析

在建立了刚柔复合路面结构模型的基础上，应用三维有限元动力学的基本方法，对动载FWD（failing weight deflectometer,落锤式弯沉仪）作用下刚柔复合路面结构路表面的弯沉盆的形态进行了分析．探讨了各层模量、厚度、脱空以及土工织物对弯沉盆形态的影响，总结了不同情况下弯沉盆形态的变化，并提出了根据弯沉盆形态判别路面结构参数的思路．     

横向联系损伤的既有T梁桥安全性分析

以一座既有钢筋混凝土简支T梁桥为例,分析采用不同横向联系模拟方式时有限元理论挠度与静载试验实测值之间的相符性,并采用直接概率分析法计算结构可靠指标,研究模型拟合程度对桥梁安全评价结果的影响,提出了荷载试验和可靠度理论综合评估方法,采用以实测值标定的理论模型进行结构可靠性分析,保证了基本随机变量统计参数的准确,实现存在横向联系损伤的T梁桥承载能力的正确判断。     

基于承载板试验的粒料层非线性弹性参数反算方法

提出了一种基于现场承载板试验的粒料层非线性弹性参数的反算方法,即根据路面粒料层表面上承载板试验时逐级加载测试的弯沉,应用非线弹性有限元方法和改进的非线性最小二乘法反算粒料层的非线性弹性模型参数,并针对反算过程中的缺陷提出了修正方法.在此基础上研制了粒料层非线性弹性参数反算软件,并将粒料层非线性计算的理论弯沉与现场承载板试验的实测弯沉进行对比,论证了所提反算方法的合理可行性.