为了提高路面结构层的模量反演的准确性,提出了一种逐层反演法与传统反演方法相比,通过反相倒沥青路面各结构层模量和半刚性的沥青路面。结果表明,缓冲系数的影响倒路基模量和模量作碎石受到缓冲系数和路面结构特点,和厚作碎石层有利于提高反向路基模量;此外,倒沥青路面,级配碎石过渡层的模量有显著影响的模量反演作碎石。级配碎石过渡层的模量倒这两个方法被低估了,作砾石的模量是高估了使用传统的反演方法,反演结果的反向沥青路面由反演方法相比,更重要的是影响沥青路面半刚性的基地。此外,路面结构层的模量是由材料和结构特征,及其推荐的经验值或在室内测试值不符合网站的实际价值;相比之下,使用分层技术获得的反演模量反演方法更接近实际值,可用于类似的路面结构的设计积累数据,确定路面结构调整系数的材料模量或路面结构。
挠曲盆地可以全面反映结构特点(厚度、层位置),材料特性(模量等)的路面各结构层,和外部因素(温度、湿度、和交通条件),它也可以间接地评估的操作时间,等等。
传统的反演方法是直接替代初始值,最大值,最小值的每个结构层模量反演软件,的挠度值的动态挠度路面表面。人们已经发现,使用动态偏转使偏差系数的倒模量大,特别是对基本层和底基层层,其偏差系数主要是60 - 90%,和1%∼2%的系统误差的偏转传感器可能会导致反演模量误差10%∼20% (
RN Stubstad [
倒的沥青路面,级配碎石过渡层之间的相对较低的强度作碎石基地和沥青层,使路面结构更复杂、倒模量更多的变量。此外,由于沥青表面大大地受到温度的影响而表现出明显的粘弹性特性,模量反演结果的准确性较低的层的显著影响,可提高使用逐层反演模量法。本文提出了一种逐层反演模量法。的动态响应测试部分,基于Sichuan-Guangzhou高速公路的沥青路面,这三个结构的倒模使用传统的反演方法和逐层反演法进行了比较。
四川Sui-Guang高速公路采用S1结构,在两个方向四车道;测试道路的总长度是646.8米,包括三种类型的路面结构,如表所示
测试部分的结构。
| 路面结构 | S1(半刚性的结构) | S2(倒置结构1) | S3(倒置结构2) | |
|---|---|---|---|---|
| 沥青砂胶碎石SMA层上表面(cm) | 4 | |||
| SBS改性沥青AC-20°C中间表层(cm) | 6 | |||
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| 较低的表层 | 类型 | 沥青AC-20°C | SBS改性沥青AC-20°C | ATB-25 |
| 厚度(cm) | 8 | 8 | 12 | |
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| 级配碎石过渡层(厘米) | - - - - - - | 12 | ||
| 作碎石基地(cm) | 28 | 20. | ||
| 作的碎石底基层(cm) | 28 | 24 | 20. | |
| 级配碎石垫层(厘米) | 15 | 15 | 15 | |
| 总路面厚度(cm) | 89年 | 89年 | 89年 | |
支承板的现场试验。
生产现场测试。
逐层反演模量法是首先加载FWD的顶面基层测试挠度值和确定的倒模作碎石层、路基、垫层。当逆变过渡层的模量,材料参数(包括固定部分结构层模量的条件和限制的初始值和最大和最小结构层模量)取代了反演;最后,倒置结构层模量全面确定基于多种反演结果。沥青表层的模量也可以确定后上面的过程。在反演过程中,每个结构层采用的挠度值,和各结构层的模量需要通过多个逆序对一层一层地决定。如果它是必要的,现场测试方法,如承载板可以用来确定层模量的一部分。这种方法减少了变量的数量的反向结构层,提高反演精度,逐层挠度测试减少测试误差的影响。
基于迭代法,逆路面结构层模量是相对成熟
承载板法主要是用来测试分级压碎岩和路基模量比倒模,也用于确定级配碎石垫层模量的间接。测试结果级配砾石和路基的弹性模量如表所示
测试的路基模量和级配砾石。
| 结构层 | 模量(MPa) | 平均值(MPa) | 标准偏差 | 变异系数(%) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 路基 | 97年 | 175年 | 220年 | 166年 | 192年 | 132年 | 144年 | 161年 | 37.5 | 23.3 |
| 垫层 | 400年 | 217年 | 301年 | 385年 | 266年 | 284年 | - - - - - - | 309年 | 64.6 | 20.9 |
每个结构层模量的反演精度用迭代法倾向于减少结构层数的增加,最优数量是3∼4。路基和级配碎石垫层,它们可以作为反演FWD加载时两层的顶面基层,他们必须被视为一个层的顶面加载其他结构层。但当他们被视为两层反演,和模量的最大值的级配碎石垫层不是有限的,倒模值为2271 MPa,超过上限700 MPa的“沥青路面设计规范推荐的jtg050 - 017。“因此,有必要研究的影响级配碎石垫层模量反演结果的路基模量和作碎石模量。从图可以得出以下结论
倒路基模量和作碎石都减少设置石头垫层模量的增加从100 MPa 800 MPa,但倒路基模量的降低幅度,从大到小,半刚性的结构(38.44%)、反向结构1(23.43%),和倒置结构2(19.98%),而反向作压模量的降低幅度,从小型到大型,半刚性的结构(8.11%)、反向结构1(20.69%)和反向结构2 (37.39%)。
为级配碎石垫层模量的增加,路基模量曲线的显示了两个不同阶段,和两个拐点出现当垫模量200 MPa(半刚性的结构)和150 MPa(倒置结构)。除了倒置结构2的模量曲线作碎石减少线性增加的级配碎石垫层的模量;倒立摆的模量曲线作碎石结构2显示了两个不同的阶段,转折点出现在垫层模量是300 MPa。小模数的级配碎石垫层有更大影响路基模量和作碎石模量、以及影响程度有一定的对路面结构特点的依赖。
虽然测试结构层的弹性模量采用承压板法是静态弹性模量,和倒模使用挠度值通过FWD测试动态值,他们表现出高度的相关性
垫模量的变化对结构层模量反演。
基于路基模量的测试使用轴承板,FWD加载应用于各结构层的顶面测试的动态挠度逆模量,如表所示
不同路面结构的倒模量与不同作碎石层的厚度是不同的;这是因为当FWD荷载应用于基层顶面,厚的倒模作碎石层是相对较大。同时,在路面结构系统中,路基是无限延伸的深度方向,路基和缓冲层的等效模量主要由路基模量、和缓冲系数的比值路基模量远小于基模模量和缓冲。此外,通过对路基、垫层两层和一层,倒作砾石层的模量是6881 MPa和6330 MPa,分别表明结合为一层几乎没有影响的模量的反演值作碎石层。
FWD加载时应用于底层层的顶面三种不同的结构、不同的反向垫顶部表面的等效模量是最大的,在垫子上表面的等效模量的半刚性的结构是最大的,这倒结构2是最小的。同时,当FWD加载在不同结构层次时,等效模量的变异系数最高的垫层表面,从大到小,半刚性的结构(53.18%)、反向结构1(34.35%)和反向结构2 (27.28%)。这主要是因为沥青混合料的性能对温度比较敏感,表现出明显的粘弹性特征和延迟弹性回复
地基的现场试验部分不断构造,材料差异很小。每个结构层下的路基模量应该是相同的,当FWD荷载应用于基层顶面,倒路基模量的平均值三个部分是172 MPa,这是1.07倍,使用支承板的测试结果。因此,路基模量和本节的级配碎石过渡层支承板的测试值,和垫层顶面等效模量计算为204 MPa,这基本上是一样的倒等效模量的垫层顶面207 MPa。这是进一步证明相结合的合理性路基和垫层为一层。
倒模量结构层(FWD的顶面基层)(MPa)。
| 结构类型 | 层系统 | 3 - layer系统 | 3 - layer系统 | 层系统 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 半刚性的结构 | 190年 | 220年 | 202年 | 201年 | |
| 倒置结构1 | 166年 | 167年 | 172年 | 172年 | |
| 倒置结构2 | 144年 | 144年 | 141年 | 140年 | |
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| 请注意 | 基层、底基层、垫层和路基 | 作碎石层、缓冲层和路基 | 作碎石层,垫层模量达到309 MPa,和路基 | 基层、底基层、垫层模量309 MPa,路基 | |
倒等效模量的垫层的顶面。
| 路面结构 | 层进行生产 | 平均值 | 请注意 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基础课程 | 过渡层 | 基本层 | 中间的表层 | 上表面一层 | |||
| 半刚性的结构 | 243年 | - - - - - - | 502年 | 189年 | 191年 | 281年 | 作碎石层、沥青表层和路基,分别结合垫层进行反演 |
| 倒置结构1 | 206年 | 127年 | 314年 | 165年 | 204年 | 203年 | |
| 倒置结构2 | 174年 | 93年 | 108年 | 121年 | 168年 | 133年 | |
| 平均值 | 207年 | 110年 | 308年 | 159年 | 188年 | 194年 | |
级配碎石是一种非线性的颗粒,其模量大大影响底层层的刚度,因此承压板法不能真正反映了级配碎石过渡层的模量的沥青路面,和级配碎石的模量的可变性很大(
级配碎石过渡层模量的影响在每个结构层模量反演。
根据表
级配碎石过渡层的倒模量(MPa)。
| 路面结构 | 层进行生产 | 请注意 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 过渡层 | 基本层 | 中间的表层 | 上表面一层 | ||
| 倒置结构1 | 265年 | 150年 | 103年 | 163年 | 作碎石层、沥青表层和路基,分别结合垫层进行反演 |
| 倒置结构2 | 220年 | One hundred. | One hundred. | 114年 | |
| 平均值 | 243年 | 125年 | 102年 | 139年 | |
倒倒路面模量的准确性使用EVERCALC软件低于柔性路面。沥青路面上的FWD加载时,倒模量的准确性作碎石小于直接当FWD加载的顶面基层。根据表
相同厚度的作条件下的碎石和路面结构组成,与沥青层的厚度的增加,反向作碎石模量逐渐增加,和倒模的基础课程基础上的动态挠度路面表面是最大的。此外,模量作碎石与它的厚度也有一定的关系。
级配碎石过渡层的模量有很大的影响作模量反演的碎石。当级配碎石过渡层的模量是400 MPa,作碎石的倒模量是0.55∼243 MPa的0.97倍。此外,加载位置越接近级配碎石过渡层,小模数的影响级配碎石过渡层的模量作碎石层。同时,模量越大的级配碎石过渡层,倒模量越小作碎石。
级配碎石是一种非线性和离散材料,及其模量大大受到外部荷载和湿度等因素的影响。为了准确地转化系数作碎石,推荐FWD加载的顶面基层测试偏转,以减少其他结构层对反演结果的影响。根据不同的结构、不同的模作碎石半刚性的结构,倒置结构1和倒置结构2选为8417 MPa, 6330 MPa,分别和4762 MPa。
倒模量作碎石(MPa)。
| 路面结构 | 过渡层的模量 | 层进行生产 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 基础课程 | 过渡层 | 基本层 | 中间surfacelayer | 上表面一层 | ||
| 半刚性的结构 | - - - - - - | 8417年 | - - - - - - | 4779年 | 6732年 | 11468年 |
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| 倒置结构1 | 倒值 | 6330年 | 7104年 | 2846年 | 8490年 | 17715年 |
| 243 MPa | - - - - - - | 7188年 | 1725年 | 3113年 | 10980年 | |
| 400 MPa | - - - - - - | 6725年 | 1600年 | 2027年 | 6518年 | |
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| 倒置结构2 | 倒值 | 4762年 | 5187年 | 7299年 | 8707年 | 21773年 |
| 243 MPa | - - - - - - | 5076年 | 2376年 | 2690年 | 9116年 | |
| 400 MPa | - - - - - - | 4903年 | 1744年 | 1768年 | 5070年 | |
由于沥青表面模量极大地受到温度的影响,需要对反演结果修正基于20°C的参考温度。它可以从表
沥青表面的倒模量(MPa)。
| 路面结构 | 基层的模量 | 过渡层的模量 | 层进行生产 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 基本层 | 中间的表层 | 上表面一层 | |||
| 半刚性的结构 | 模量反演的决心 | 5852年 | 4634年 | 12054年 | |
| 基层模量8417 MPa | 2043年 | 3418年 | 16626年 | ||
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| 倒置结构1 | 模量反演的决心 | 10413年 | 6884年 | 11514年 | |
| 模量反演的决心 | 过渡层的模量243 MPa | 7576年 | 4444年 | 8823年 | |
| 过渡层的模量400 MPa | 3598年 | 3585年 | 7045年 | ||
| 基层模量6330 MPa | 模量反演的决心 | 10847年 | 6535年 | 9072年 | |
| 过渡层的模量243 MPa | 5025年 | 3077年 | 12216年 | ||
| 过渡层的模量400 MPa | 1494年 | 1606年 | 7454年 | ||
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| 倒置结构2 | 模量反演的决心 | 6703年 | 7349年 | 9831年 | |
| 模量反演的决心 | 过渡层的模量243 MPa | 4627年 | 5927年 | 7065年 | |
| 过渡层的模量400 MPa | 3477年 | 4898年 | 6359年 | ||
| 基层模量4762 MPa | 模量反演的决心 | 6396年 | 7006年 | 7257年 | |
| 过渡层的模量243 MPa | 3005年 | 4144年 | 9257年 | ||
| 过渡层的模量400 MPa | 1651年 | 2556年 | 6073年 | ||
作为一种离散材料、级配碎石的强度大大影响负载水平,显示了明显的非线性,使得其模量反演期间常常被低估的值,和作碎石层最重要的原因在倒置结构的模量反演误差。同时,路基模量和级配碎石垫层大大受到季节和降雨的影响,所以他们并不固定在逐层反演。倒模量间的比较采用逐层反演法和传统反演方法如表所示
倒等效模量的不同垫层的顶面使用这两个方法是相对较小,逐层反演法的结果是1.01∼1.23倍的传统反演方法。这是对应的结论通过数值分析文献[
由于级配碎石材料具有明显的非线性,在不同的层时,其模量变化很大,与路面结构的强度和相邻层。反演方法低估了级配碎石过渡层的模量和级配碎石过渡层的模量由逐层反演法是传统的反演方法的1.4到2.2倍;此外,薄作碎石层,不同模量越大取决于这两种方法。这是由于级配碎石模量有明显的加载依赖,当转移到FWD级配碎石结构层,它已经小于值加载到这一层的顶面。导致倒模量小,然而,当直接FWD加载上面级配碎石结构层,表面负载大于在人行道上表面,由于沥青表层不铺,轴承板面积小,周围的顶面是在一种无约束状态,和三维应力状态不能形成在级配碎石,这使得测量模量仍小于实际值但比使用传统的倒模量反演方法。
半刚性的结构和倒置结构,作模的碎石都高估了由传统反演方法;但倒置结构,模量作碎石由逐层反演法是0.2∼0.4倍的传统反演方法,半刚性的沥青路面,作砾石的模量由逐层反演法是传统反演方法的0.74倍。倒模量作碎石有一定相关性的相邻层的厚度和模量。倒沥青路面,级配碎石结构层上作碎石层的承载力大大削弱作碎石层,使倒模值远小于材料的实际价值。因此,反向沥青路面应采用逐层反演模量法来确定各结构层的模量。
在使用逐层反演法和传统反演方法来确定模数作碎石,FWD,分别装入的顶面基层路面表面,形状,和振幅的载荷分布作碎石层的顶面有很大的不同,其中,与传统反演方法,负载转移到作层的顶面形状的钟与两边高中间低,环境和传播能力是比均匀分布。此外,荷载传递路径的时间越长,越多的上层作砾石层,和更复杂的材料属性,高估程度越大的倒模
倒模量间的比较采用逐层反演法和传统反演方法(MPa)。
| 结构层 | 反演计算层 | 模量使用逐层反演法 | 模量使用传统的反演方法 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 半刚性的结构 | 沥青表面 | 16626年 | 12054年 | ||
| 作碎石层 | 8417年 | 11468年 | |||
| 等效模量的垫层的顶面 | 207年 | 191年 | |||
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| 倒置结构1 | 沥青表面 | 12216年 | 11514年 | ||
| 级配碎石过渡层 | 243年 | 163年 | |||
| 作碎石层 | 6330年 | 17715年 | |||
| 等效模量的垫层的顶面 | 207年 | 204年 | |||
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| 倒置结构2 | 沥青表面 | 9257年 | 9831年 | ||
| 级配碎石过渡层 | 243年 | 114年 | |||
| 作碎石层 | 4762年 | 21773年 | |||
| 等效模量的垫层的顶面 | 207年 | 168年 | |||
总之,在使用偏转FWD测试沥青路面模量反演,逐层反演方法建议;如果条件有限,倒沥青路面,路面表面的至少偏转,级配碎石过渡层的顶面,和顶面基层需要测试。
结构层的模量是由结构和材料的特性。的模量测试室内实验不能代表结构领域层的模量。倒的沥青路面,级配碎石过渡层颗粒体的相对较低的强度和非线性。倒沥青路面模量反演的,关键是确定模数的级配碎石过渡层和作碎石层。在使用传统的反演方法,上层的结构和材料特性会影响反演精度的底层结构层模量。逐层反演法比传统的反演方法,特别是对于反向沥青路面结构。
根据《沥青路面设计规范jtg050 - 017”,在路面结构的设计,介绍了结构调整系数在基层的材料参数的确定;然而,模量和调整系数的机械经验方法得到基于统计数据分析,和他们的适应性是可疑的测试条件和环境变化。相比之下,确定每个结构层模量的准确性通过逐层反演法优于传统的反演方法,它可以有效地确定每一层的模量和结构调整系数,路面设计和分析提供了依据。逐层反演模量法的缺点是不能直接用来确定现有道路的每一层的模量,应施工期间的跟踪和测试。在未来,逐层反演法的应用应该通过更多的现场工作验证点和路面结构类型。
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。
这项研究是由四川交通科技项目(批准号。4 - 1和2015)和四川省科技计划项目(应用基础研究)(批准号2019 yj0667)。