文摘

基于模量反演理论和挠曲盆地的等效原理,通过分析每个结构的挠曲盆地数据层的录象,不同结构层的获得等效弹性模三种不同的结构(沥青路面半刚性的类型和两个反向沥青路面)进行了比较。同时,计算等效弹性模量结构层的顶面基于反演方法用于修改现有的理论公式。结果表明,反演方法和理论计算方法,计算等效弹性模量最高的垫层表面有一个小错误,但等效弹性模量的理论计算方法高估了顶部表面的水泥稳定碎石层和级配碎石过渡层的顶面,尤其是反向沥青路面;相比之下,相应的反演方法的结果更接近于实际工程的价值。而确定缓冲层的等效弹性模量、厚度的影响水泥稳定碎石层需要考虑,和反向沥青路面结构应采用较厚的沥青层降低模量偏差;同时,结构层和夹层模量比值差异越大,偏差越大的等效弹性模量基本层的顶面;倒沥青路面和半刚性的沥青路面,修正系数计算公式的等效弹性模量水泥稳定砾石层的顶面0.35∼0.55和0.65∼0.75,分别。反演方法可用于确定等效弹性模量倒沥青路面各结构层和半刚性的沥青路面,和它的结果可以提供一个依据沥青路面的结构重建的设计。

1。介绍

在路面的道路改造设计,有必要知道现有的路面的等效弹性模量或基础的顶面。事实上,等效弹性模量的特点是能够抵制多层系统的负载组成的土壤基础、级配碎石、水泥稳定碎石;这些材料有不同的模量和厚度。因此,有必要将双层或多层结构系统3 - layer等效半无限均匀空间系统根据挠度值和弯曲应力的等效物理原理(1- - - - - -3]。目前,大多数研究主要集中在解决等效弹性模量的基础上或水泥混凝土。等效弹性模量的转换公式的基础上修改根据偏转的等效原理,引入了修正系数的影响负载行动半径;这个公式适用于转换的等效弹性模量基本层的顶面(4- - - - - -6]。等效弹性模量的计算方法的顶面提出了水泥混凝土路面的基本层根据不同的等价原则如挠度、弯曲应力、温度(7- - - - - -11]。此外,层间接触状况的影响的计算结果,也是可以考虑的,但是计算结果基于bending-tension压力和温度很穷;特别,很难有效地监控bending-tension应力和等效原理基于挠度值有一个广泛的应用程序。江和姚12和谭等。13)提出了多层结构的近似转换公式在不同荷载形式(单圆,双圆轮载荷)和退化的等效模量的计算公式双层结构的顶面不同层间接触条件下(平滑、连续的)。Vakili [14)建立了等效弹性模量计算模型简单的路面结构层(在路基路面结构层被认为是一个两层的弹性分层系统)和验证模型的准确性使用反演方法(路面路基模量等效模量)的比率。

在水泥混凝土路面的结构设计中,等效弹性模量结构层的顶面需要解决;现有的研究主要集中在顶部表面的等效弹性模量的水泥混凝土路面或土壤基础(15- - - - - -20.),但沥青路面材料具有明显的粘弹性性质;温度的影响必须考虑在计算或修正;此外,由于高复杂的结构和材料特性,有相对较少的研究沥青路面的等效弹性模量。设计方法的基础上覆盖层,郭et al。21)的最小等效弹性模量计算压层的顶面在不同结构组合,不研究等效弹性模量的计算方法。根据截面抗弯刚度理论,谭和Yu (22]研究了沥青表层的等效弹性模量和考虑不同层间接触条件。此外,通过比较计算逆模量的室内动三轴试验、旋转压实成型,测试道路结构,徐et al。23]研究了修正系数的模量反演值。曹et al。24]研究表明,逆沥青路面的结构更为复杂,和传统的模量反演误差的反演值大于半刚性的沥青路面;此外,逐层反演法可以提高模量反演的准确性。考虑到目前的等效弹性模量的研究主要是基于的理论计算和分析半刚性的沥青路面,没有太多的现场验证,本文通过测试的动态挠度三路面结构层,顶部表面的等效弹性模量的缓冲层、基础层的顶面,和过渡层的顶面决定采用反演法,也是用于正确的理论计算公式,提供的基础道路覆盖的半刚性沥青路面设计和反向沥青路面。

2。测试路面结构和等效弹性模量反演方法

2.1。测试路面结构

Sui-Guang的测试部分高速公路两种结构形式,采用的半刚性沥青路面(S1)和反向沥青路面(S2和S3),如表所示1。Sui-Guang高速公路交通等级重交通等级。

2.2。确定等效弹性模量的理论计算方法

在使用理论计算等效弹性模量计算方法,首先,结构层转化为一个等价的单层结构(图1);然后,上表面的等效弹性模量的水泥稳定碎石层计算如下(1]: 在哪里E_t代表了等效弹性模量的水泥稳定碎石层的顶面(MPa),E_x代表了水泥稳定碎石层的模量(MPa),H_x代表了水泥稳定碎石层的厚度(m),E₀代表了弹性模量的级配碎石垫层的顶面(MPa),和和b回归系数有关吗E_x/E₀。

此外,上表面的等效模量的级配碎石垫层计算使用公式(2)和(3)“标准设计的高速公路水泥混凝土JTG d40 - 2011。” 在哪里E_2t代表了等效模量的级配碎石垫层的顶面(MPa),E₃和h₃代表了模量(MPa)和厚度(m)的级配碎石垫层,分别E₄代表了土壤基础模量(MPa)一个回归系数。除此之外,而等效模量的计算级配碎石过渡层的顶面使用(2)和(3),较低的结构作为基础。

2.3。确定等效弹性模量的方法基于挠度

在等效弹性模量的计算,理论计算等效模量通过多个双层转换大于一个双层的结果转换(8,25),认为这两种转换方法的计算结果的偏差主要是由于载荷分布的差异在不同的结构层的顶面,这意味着实际的负载效应小,负载分布在各结构层的顶面主要是钟的形状而不是均匀分布。因此,为了防止过高的等效模量使用多个双层转化率和符合实际的字段值,本文提出的反演方法。基于弹性层状体系理论,采用反演方法测试的各结构层的顶面偏转FWD作为基本数据,并将每个结构层模量计算的援助作为结构层模量反演程序;此外,指定的结构层和较低的结构层是一层,确定等效弹性模量指定结构层的顶面采用反演法。在使用反演方法来确定等效弹性模量,变量只是等效弹性模量,避免了多个双层转换的乏味的过程,减少变量数目,提高了反演精度。现有的人行道上往往无法测试的顶面偏转和水槽各结构层的顶面,和模量可以倒基于路面的偏转和水槽。

采用更先进的迭代法,假定结构层模量的基础上,理论计算挠曲盆地使用机械的计算方法。通过分析不同偏转盆地实测和理论计算,结构层模量确定的新假设组合;然后,计算重复直到之间的均方误差测量和理论挠曲盆地达到最小值,和迭代结束条件设置为数字或preassumed收敛精度(26]。

3所示。偏转不同的路面结构的数据

后,“高速公路路基和路面的现场试验法规”(jtge60 - 2008), PRIMAX1500录象(图2)是用于测试的动态挠度盆地基本层的顶面,级配碎石过渡层,较低的层,中层和上层。之间的距离传感器和承载板的中心表所示2。水泥稳定碎石的FWD测试基地层施工完成后30天内执行,和随后的测试间隔的每一层在48 h。

4所示。比较不同结构的等效模量计算

4.1。等效弹性模量的计算和比较的顶面结构不同的缓冲

基于挠曲盆地前轮驱动测试,数据的顶面反演法和理论计算法被用来确定缓冲顶部表面的等效弹性模量,如表所示3和4。三个测试部分,路基和级配碎石垫层都采用相同的施工工艺、原材料和施工队伍。测试路基均匀压实,压实大于96%,最多98.3%,平均为97.4%。级配碎石垫层的压实大于97%,最低97.9%,最高108.4%,平均为102%。等效弹性模量的理论,任何缓冲的顶面在测试部分应基本相同。然而,等效弹性模量的反演方法或理论计算方法是不一样的,结构S3 S2 < <结构结构S1。同时,水泥稳定碎石层的厚度值结构的S1, S2,结构和结构S3是56厘米,44厘米,分别和40厘米。可以推断,水泥稳定碎石层的厚度影响的等效弹性模量的反演结果。与理论计算方法,计算等效模量结构S1垫层的顶面结构的1.11倍S2和S3结构的1.28倍;同时,反演方法,确定等效模量结构的顶面S1垫层决定结构的1.16倍S2和S3结构的1.40倍; it can be seen that when the thickness of the cement stabilized crushed stone layer is thin, for the same decrease of the thickness of the cement stabilized crushed stone layer, the reduction in the equivalent modulus of the cushion top surface is greater than that of thick cement stabilized crushed stone layer. Besides, the decrease of the equivalent modulus of the cushion top surface determined by the inversion method is more than the result of the theoretical calculation method, suggesting it is important to accurately test the thickness of the cement stabilized gravel layer for using the inversion method to determine the equivalent modulus of the top surface of cushion layer.

确定等效弹性模量的差异之间的垫层顶面结构理论计算方法和反演方法S3 S2 < <结构结构S1,但偏差的绝对值都在10%以内,因此可以认为等效弹性模由这两种方法基本上是相同的,它们可以被用来确定等效弹性模量的垫层顶面半刚性的沥青路面和反向沥青路面。

4.2。等效弹性模量的计算和比较不同基础的顶面结构

基于FWD挠曲盆地数据,顶部表面的等效弹性模量基本层的决心使用反演方法和理论计算方法,如表所示5和6。可以看出等效弹性模量基本层的顶面结构S1大于结构的S2和S3, S3和价值结构是最小的。当受到FWD对沥青层的顶面,沥青层的厚度和特征(如温度)会影响的等效弹性模量价值基本层的顶面。根据表6S1,结构,基于挠曲盆地数据较低的层的顶面由FWD测试,基本层上表面的等效弹性模量的反演方法是基于挠曲盆地数据1.38和1.37倍的顶面中层和上层;同时,其价值由理论计算方法的1.64倍和1.59倍,基于挠曲盆地数据上表面的中层和上层。

此外,与理论计算方法相比,等效弹性模量的偏差值的顶面垫由反演方法(表3)比这小得多的等效弹性模量的基本层顶面(表5和6)。等效弹性模量最高的垫表面的等效模量的路基和级配碎石垫层模量比小于3,垫层的厚度很小。路基是半无限弹性体,等效弹性模量的顶面垫层主要是由路基模量;而确定的等效弹性模量基本层的顶面,水泥稳定碎石层的厚度大,其模量是10倍以上的路基或级配碎石,并且负载主要是由路基和水泥稳定碎石层。因此,确定等效弹性模量基本层的顶面远远大于路基模量和小于水泥稳定碎石层的模量,和厚作碎石层或更大的路基模量可以提高等效弹性模量基本层的顶面。同时,计算等效弹性模量基本层的顶面与理论计算方法,三层系统作碎石层,缓冲层,路基是系统转化为单层,转换时期的偏差会增加计算的等效弹性模量基本层的顶面。之外,结构层反演或计算的等效弹性模量、层间的模量比越大,偏差越大的等效弹性模量的反演方法与理论计算方法。

4.3。比较和等效弹性模量计算过渡层的顶面具有不同的结构

基于FWD测试挠曲盆地沥青上层的数据,中间的表层,和较低的层结构结构S2和S3,反演法和理论计算法被用来确定等效弹性模量的级配碎石过渡层的顶面,如表所示7。可以看出等效弹性模量理论计算方法获得的1.7∼2.4倍的反演方法。基于FWD测试挠曲盆地数据较低的层的沥青,与理论计算方法的结果相比,等效弹性模量结构的偏差S2由反演方法比结构S3,和这个偏差值减少的数量的增加沥青层表面;除此之外,形成了一层沥青可以减少偏差。因此,当确定等效弹性模量的过渡层的顶面,最好使用FWD测试挠曲盆地沥青上层的数据。这是因为增加沥青层厚度的增加上层建筑的重量,提高围压加载的级配碎石的一部分,级配碎石层的模量成为更高、级配碎石层的内力更均匀;,错误的影响等效弹性模量降低,和等效弹性模量的反演精度提高过渡层的顶面。

5。修正的等效弹性模量的理论计算公式

根据上面的分析,可以知道确定的等效弹性模量的顶面垫层不受路面结构的影响,以及现有的计算方法具有较高的精度。公式(2)和(3建议)。等效弹性模量的基本层的顶面,当E_d/E_年代≈47岁的弹性模量结构的偏差S3由理论计算方法和反演方法是117%,而结构的偏差S2是47%,所以除了模量比等因素的路面结构类型和FWD加载层位置时还应该考虑推导等效模量的计算公式的基本层。由于不同的结构类型和不同的FWD加载位置,等效弹性模量各结构层的顶面由计算方法和反演方法是不同的。因此,通过回归和相对等效弹性模量的分析每一个结构层的顶面由理论计算和反演,他们的区别是消除通过引入修正系数k₁公式(1),这是0.65∼0.75半刚性的沥青路面,和0.35∼0.55倒沥青路面。大型结构特性差异导致显著不同等效模量的理论计算公式的修正系数半刚性的沥青路面和反向沥青路面。的具体值k₁取决于沥青层的厚度和FWD加载位置;FWD加载位置越接近底部层的顶面,价值越接近上限。校正后,顶部表面的等效模量的计算基本公式所示(2),回归参数一个和b计算。反演方法相比,偏差的等效弹性模量基本层的顶面由修正后的计算方法是在20%,与19%的最大价值。

在使用修改公式(2)- (4)计算等效弹性模量的级配碎石过渡层的顶面,k₁0.35作为获取偏差在20%以内与反演方法相比,最大偏差为16%;这个计算精度满足工程应用的要求。

为了验证的可靠性计算公式的等效弹性模量结构层的顶面基于修正测量挠度盆地数据,两种沥青路面结构选择四川[27),确定等效弹性模量基本层的顶面与不同的方法如表所示8。修正系数k₁0.7半刚性的结构,和修正系数k₁的反向结构是0.45。与反演方法相比,使用修正后的理论计算方法的偏差在10%以内,这是减少。可以看出,使用修改后的理论计算公式计算的等效弹性模量结构层的顶面更符合实际的价值。

6。结论

(1)等效弹性模量是影响路面结构特点等因素(相邻层厚度、结构类型等),材料特点,加载层位置。薄的水泥稳定碎石层或反向沥青路面沥青表层是不利于准确确定结构层的等效弹性模量的值。(2)一般来说,用等效弹性模量的偏差的顶面垫层由理论计算方法和反演方法,半刚性沥青路面是小于倒沥青路面,并使用这两种方法的偏差小于10%。然而,对于等效弹性模量基本层的上表面和上表面的等效弹性模量的过渡层,这个偏差大于40%和70%,分别。因此,这两种方法可以用来确定等效弹性模量的垫层的顶面,但反演方法应该首选,同时确定其他工作条件下的等效弹性模量。(3)使用修正后的计算公式的等效弹性模量的顶部表面水泥稳定碎石层,顶部表面的等效弹性模量计算的过渡层接近反演获得的方法,即等效弹性模量计算的变形理论计算方法来自等效模量的计算公式作碎石层的顶面;在此基础上,介绍了结构类型的修正系数。(4)等效弹性模量的准确性高于由反演方法的理论计算方法,更符合实际的价值。而确定沥青路面结构的等效弹性模量的反演方法更合适;测试条件不足时,类似工程的结构层模量可以被认为是替换到校正公式计算等效弹性模量结构层的顶面。

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 - 1,2015)和四川省科技计划项目(应用基础研究)(批准号2020 yfs0362)。