基于弯沉盆参数的道路状况快速判别研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于弯沉盆参数的道路状况快速判别研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：目前的模量反算过程一般依据最远端的弯沉值来首先确定土基的动态模量，然后作为常量逐层进行试算、模量调整，直至计算与实测吻合或满足最小误差。但是土的动态模量与应力水平存在一定关系：随着偏应力的增加，土的动态模量都在减小，为了弥补此不足，笔者采用弯沉盆参数（BCI2-F3）对模量进行研究。在对上层结构状况分析时，笔者对弯沉盆参数（F2-AREA）映射关系进行研究，发现此方法不仅可以判别结构的破损状态，甚至可以判断裂缝的开裂形式。

关键词：模量反算； 动态模量； 弯沉盆参数 ；结构状况

Abstract: The inverse modulus of the current process is generally in accordance with the most distal 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 modulus 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 lack of Deflection Basin Parameters (BCI2-F3), the author uses the modulus study. Analysis of the state of the superstructure, the author of the deflection basin parameters (F2-the AREA) mapping study found that this method can not only distinguish the structure of the damaged state, and it can even determine the crack form of cracking.Key words: modulus inverse; dynamic modulus; deflection basin parameters; structural condition

中图分类号：TU413.6+2 文献标识码：A 文章编号：

1 利用参数组合评估土基强度

典型的反算结果表明：土基模量和面层模量要比实测模量大很多，而基层小很多。这是因为土基有应力松弛特性（模量随应力的增加而降低），远距离传感器下的土基应力（应变）水平要比直接作用荷载处的土基应力水平低，所以表现为远处的土基模量要大于荷载中心处的土基模量。

因此单纯依靠最远端的弯沉来预测土基模量，存在一定缺陷。因此本章采用弯沉盆组合分析方法来研究土基模量。

1.1“人工弯沉盆数据库”的建立

同济大学孙瑞华曾在模量评估的误差分析中利用BISAR程序分别对两层和三层结构建立弯沉盆计算数据，FWD落锤重50kN，各因素取值范围见表1 1和表1 2：

表1 2三层路面结构参数

对于三层路面结构，厚度参考设计规范和我国半刚性沥青路面常用的路面结构组合，见表1 3。对于两层路面，本文参考文献[1]采用的参数取值。

表1 3 三层路面结构选用的参数取值

与文献[2]不同，为下文分析方便，这里各因素在值域内随机取值，四种损坏模式均匀分布，然后计算每种随机组合情况下的弯沉盆参数。

1.2 弯沉盆参数组合分析方法

1.2.1 BDI-F2诺谟分析

Y. Richard Kim在分析柔性路面时，利用(δ2-δ4)和((δ1-δ3)/ δ2)来预测土基模量，本文针对半刚性沥青路面，在进行诺谟分析时发现，对于三层路面结构，在面层裂缝和基层裂缝没有贯通的情况下，由和还是可以较准确地确定土基模量，基本不受上部各结构层状况（模量、破损状况）的影响。

但是，如果裂缝贯通于面层和基层，和点脱离土基模量的趋势线，如图1 1。框中的各散点是面层裂缝和基层裂缝贯通（CAB）情况下的结果，这种情况下，很难用诺谟分析来说明三者之间的联系。

图1 1 三层路面BDI-F2分析

1.2.2 BCI2-F3分析

本文经过大量计算发现，对于半刚性沥青路面，利用BCI2（δ4-δ5）和F3 ((δ2-δ4)/ δ3)诺谟分析对土基模量的确定似乎更有价值，如图1 2，对于某个模量的土基，虽然在面层基层开裂时，BCI2-F3点有些“偏远”，但仍然和其它结构状况的散点位于同一条趋势线上。因此，在路面严重破裂情况下用BCI2-F3可以唯一确定土基。

图1 2 三层路面BCI2-F3分析

2 利用参数组合判别上层结构状况

土基上部结构层的裂缝形态和破损程度对弯沉有较大影响，那么反过来就有可能利用弯沉盆形状来对破损情况进行评价。当然，对于表面的裂缝状况，目前常用路面摄影车来进行检测，从而使裂缝检测更准确、更快捷。

2.1 模量分析

Hoffman 和Thompson(1981)指出，弯沉盆面积参数可以用于表征路面结构强度[3]，面积参数定义为：

已经证明，对于两层结构而言，和能和上层厚、上层模量和土基模量建立明确的函数关系。因此，如果在，，和已知的情况下，就可以预估。其实对于三层结构亦是如此，只不过预估沥青层模量前需要已知基层的模量和厚度。

2.2 开裂状况的判别

按照两层路面结构选用的参数，在上层路表裂缝（CA2）、上层反射裂缝（CB2）、两层路面完整（INT2）下随机取值，计算在50kN下的弯沉响应，并计算F2和AREA两个弯沉盆参数，绘于图2 1：

图2 1F2-AREA关系曲线判别开裂位置

从上图可以看出，三种结构状态泾渭分明，由F2-AREA数据库训练的神经网络系统不仅能判别两层结构的破损状态，甚至可以判断裂缝的开裂形式。

3结论

1、利用破损路面动力分析程序，对两层、三层沥青路面的各种结构状态进行了弯沉动力计算，得到了人工弯沉盆数据库。然后利用弯沉盆组合来分别判定土基和上层结构状态。经过大量计算发现，对于半刚性沥青路面，用BCI2-F3可以唯一确定土基模量。

2、分别在CA2、CB2、INT2下随机取值，计算在50kN荷载下响应，三种情况F2-AREA映射关系大致分布于三个毫无相关的区域，为今后的路面结构层检测提供指导。

参考文献

[1] 王旭东，沙爱民，许志鸿. 沥青路面材料动力特性与动态参数. 北京：人民交通出版社，2002

[2] 孙瑞华. 应用FWD评估路面模量的误差分析. 同济大学硕士学位论文[D]，2005.3

[3] Sebaaly, B. E., M. S. Mamlouk, and T. G. Davies. Dynamic Analysis of Falling Weight Deflectometer Data. In Transportation Research Record 1070, TRB, National Research Council, Washington, D.C., 1986, pp. 63-68.