基于落锤式弯沉仪数据反演的碎石化路面沥青加铺层结构特征分析

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1、西南交通大学硕士学位论文基于落锤式弯沉仪数据反演的碎石化路面沥青加铺层结构特征分析姓名：毛杰申请学位级别：硕士专业：道路与铁道工程指导教师：陆阳20100301西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要碎石化(Rubblization)是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，它不仅采用破碎技术使旧有的混凝土路面得到一定程度的利用，作为加铺面层后路面结构的基层或垫层，具有较高的承载能力，同时防治反射裂缝有很好效果。目前碎石化技术在国外已经有20多年的发展历史，而国内在这一领域还处于引进、试验研究的阶段。根据国外使用经验，碎石化层的模量是AASHTO加铺沥青罩面设计时的决定性因素

2、，其值必须通过现场实测。落锤式弯沉仪(FWD)作为高效的弯沉检测设备，测速快，精度高，并较好地模拟了行车荷载的动力作用，特别是FWD能够准确测定多点弯沉盆，可以通过路表检测弯沉盆反演的方法得到路面各结构层的模量值，这比使用承载板法测定模量值要便捷、快速，而且经过近30年的研究，反演的模量精度往往能够达到工程标准。基于此，本文利用FWD设备对碎石化工程进行检测，对碎石化工程实施的各阶段进行模量反演，通过反演结果对工程质量进行评定，并以反演碎石层模量值为加铺层设计提供参考资料，主要成果包括：本文针对不同的路面材料，分别采用线弹性、体应力模型和双线性模型，并采用拟静力建立路面

3、结构分析的有限元模型，在此基础上加入优化算法，作为反演程序。基于非线性有线元的反演研究表明，在路表进行FWD检测时，路基内的应力通常很小，非线性性质的表现不明显；而对碎石化层的反演表明，该层非线性性质较为明显，荷载作用半径范围内的模量均值远大于其作用半径以外的模量均值，如假定其为线弹性层，则反演的结果可以看成是荷载作用半径范围内一定深度模量的均值；非线性反演与线性反演比较，非线性反演并不能显著提高反演精度，建议在大规模反演时采用线弹性模型；通过对成绵高速碎石化工程现场检测数据的反演表明，碎石化层的模量值与级配碎石相当，作为加铺沥青罩面后的基层具有足够的承载力；采用拟静力

4、反演的模量结果应该进行修正，根据本文反演结果建议水泥混凝土取1．5，水泥稳定碎石基层取2．0，碎石化层取1．25～1．4，土基取3．0；建议在检测数据的变异系数小于0．3时按平均值进行反演，而当变异系数大于O．3时逐桩反演。关键词：碎石化；落锤式弯沉仪FWD；模量反演；非线性；加铺层设计；西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页ABSTRACTRubblizationiSoneofoldcementconcretepavementrehabilitationtechniques．ThismethodnotonlybreaksformeroldPCC，thebrokenla

5、yerservingaSbasecourselayerorsubbaselayerinoverlaypavementhaShi曲bearingcapacity,butalsohasgoodeffecttopreventreflectioncracks．RubblizationhaSdevelopedformorethantwentyyearsinforeigncountries，inthedomesticwestilllocateintroducingandtestingphaseinthisfield．Baseonforeignengineeringexperienc

6、e，themodulusofrubblizedPCCisthedecidingfactorinAASHTOguideforACoverlaydesign，thismodulusmustbetestedonfield．Fallingweightdeflectometer(FWD)ashighefficiencysurfacedeflectiontestingequipment，simulatevehicledynamicloadperfectlyandmeasurethedeflectionbasinexactly．Usingdeflectionbasinbackcalc

7、ulationmodulusismoreconvenientthanbearingplatetest，andthroughaboutt11in)ryears’research，theresultofmodulusalmostfittheengineeringstandard．Inviewofthis，UsingFWDequipmenttestrubblizationengineeringandbackcalulatemodulusofeverystageofrubblization，throughthemodulusresultevalu