由不同的沥青路面结构层模量反演层

文摘

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。

1。介绍

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。1- - - - - -3]。路面结构层的模量反演的研究主要集中在以下几个方面:(1)路面结构层的厚度的影响,层间接触,和倒模量的温度4- - - - - -7];(2)之间的校正系数建立路面结构层的模量材料在室内测试和倒模量”来形容倒模量之间的关系和实际路面结构(模量8- - - - - -10];此外,研究课题主要包括沥青路面沥青路面半刚性的基础和灵活的基地,但倒沥青路面结构研究很少。

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% (11,12]。此外,到目前为止,生产主要是用来测试路面表面的挠曲盆地评价轴承的特点,在这95%的FWD荷载作用于路面表面,扩散到底层结构层,和5%直接加载在路基上。很少有研究测试挠曲盆地的分布在每一层和反相各结构层的模量(13,14]。

RN Stubstad [15)强调质量控制的可行性应用FWD路面施工;的动态挠度值主要层是一层一层地测试,相当于路面模量是解决使用经验公式,但是每一层的模量反演的评价并不是一层一层地进行。基于智慧路项目在弗吉尼亚,Nassar et al。16)利用FWD测试每一层的动态挠度在柔性路面的建设转化主要结构层的模量,每个结构层模量是倒一层一层地。Solanki et al。17]分析了反向路基模量之间的差异和基本层和实验室测试值FWD加载时的不同层柔性路面,但倒模量的差异在不同的工作条件和使用传统的反演方法没有分析。廖et al。18)采用贝克曼梁法测试的静态偏转半刚性的人行道上一层一层地,用弹性分层系统逆作碎石基础模量和沥青表面。然而,由于贝克曼梁法是一个静态测试方法,测试误差相对较大。

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。

2。测试方案和反演方法

2.1。测试计划

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1。其中,S1(半刚性的结构)是99米长,S2(倒置结构1)长度为301米,S3(倒置结构2)246.8米的长度,和总厚度是89厘米。通过引用“公路路基、路面现场试验法规”(jtge60 - 2008)、路基、垫层的弹性模量测试通过承载板测试(图1),PRIMAX1500录象是用来测试的动态挠度基本层的每一层的上层(图2),传感器安装0厘米,20厘米,30厘米,40厘米,50厘米,60厘米,90厘米,120厘米,150厘米,180厘米,210厘米远离负荷中心,分别。此外,FWD测试作碎石基地层施工完成后30天,和随后的测试间隔的每一层在48 h。

2.2。逐层反演模量法

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19),和毛泽东的20.]研究表明,模量的线性和非线性反演沿着碎石路面相对一致,和级配砾石层可以被认为是一个线性反演弹性材料。史密斯et al。21]比较现有反演方法,认为动态反演方法是不够完美的,时间和频率控制反演方法有一定的缺点。因此,本文使用了一个ECERCALC5.0程序转化路面结构层模量。

3所示。每个结构层路面模量反演

3.1。级配碎石模量的测量和路基采用承载板法

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2。测试平均支承板垫层模量的方法是309 MPa,和平均路基模量是161 MPa。

3.2。级配碎石垫层模量对反向路基模量和作砾石

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3:(1)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%)。(2)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。(3)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22- - - - - -24];此外,倒级配碎石垫层模量远远大于测量值。

3.3。路基模量反演的

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3和4。(1)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。(2)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25,26],挠度和倒模量的值都是测试温度的影响。除此之外,基本层的厚度的差异或沥青类型不同路面结构诱导反演误差。与此同时,随着反演变量数量的增加,反演精度降低,较厚的沥青层可以减少对荷载传递的影响。使用偏转的顶面基层逆模量有利于提高反演精度的等效模量的垫层的顶面。因此,建议逐层反演方法确定各结构层的模量。(3)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。

3.4。倒模量测定的级配碎石过渡层

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(27,28]。从图可以看出4作为级配碎石过渡层的模量增加,顶部表面的等效模量少倒的垫层结构的变化,而沥青表层的倒模量和作碎石逐渐减少使用传统的反演方法,和模量的降低幅度的沥青表层小于作的碎石层;模量的降低幅度显示弯曲点200 - 300 MPa和300 - 500 MPa,分别。

根据表5,它可以知道当FWD加载在级配碎石过渡层的顶面,倒模量的平均值的级配碎石过渡层三个测试部分是243 MPa,低于价值由轴承板进行测试。由于级配碎石是一种非线性和离散的材料,其强度是高度依赖于应力;当底层层是一种半刚性的材料、级配碎石过渡层的模量(级配碎石过渡层的模量测试的承载板通常是400 MPa以上)大于,当底层层路基。降低沥青层铺设前级配碎石过渡层的倒模量大于基于测试的偏转通过应用FWD在沥青层的顶面;这主要是因为级配碎石过渡层的强度取决于压力。FWD加载时顶部表面的沥青层,级配碎石层的应力水平较低,导致较低的模量。倒模量梯度压碎岩的传统反演方法通常是低于实际价值。倒沥青路面,级配碎石过渡层的模量反传统反演方法往往低于实际价值,尽管支承板的模量测试方法往往高于实际价值。因此,动态挠度测试应用FWD在级配碎石过渡层的顶面是用来反其模量。

3.5。作碎石层的模量反演

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6,以下可以知道:(1)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。(2)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。(3)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。

3.6。模量反演的沥青表面

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7沥青表面的倒模量是影响沥青混合料类型、沥青表面的厚度和模量的级配碎石过渡层;模量越大的级配碎石过渡层,沥青表层的倒模量越低,但倒模的色散将更大。但是,沥青混合料的影响类型和沥青表层的厚度是不明显的。总的来说,厚的沥青混合料模量少影响反演的沥青表面,所以选择了沥青混合料的等效模量基于路面表面的偏转。此外,不同反演条件下,沥青表面的倒模量是完全不同的,但其结果使用传统的反演方法更接近于使用逐层反演法。因此,不同的反演条件下,沥青表层的倒模量比较离散,并有必要测试偏转一层一层地减少的影响上面每一层的材料和结构特点的倒模量结构层。

4所示。结构层模量的确定在测试部分

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8。(1)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[29日]。(2)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。(3)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。(4)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29日因为厚度的沥青层的顶面倒2大,结构和作碎石层的厚度很小,作的模量碎石倒的传统反演方法将高于逐层反演法。同时,传统的反演方法低估了级配碎石过渡层的模量,在一定条件下的路面偏转,倒模量作碎石是高估了,和程度的高估和低估的程度相关的级配碎石过渡层的模量。因此,对于倒沥青路面,传统反演方法获得的模值远高于逐层反演法获得的。

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。

5。结论

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。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

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)。

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