基于LTPP数据库的反算分析.pdf

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1、基于LTPP数据库的反算分析缸张睿’刘明楼1．兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州7300002．义守大学土木工程与生态系台湾高雄84001【摘奠】本研究目的是编写反算分析程序来讨论所选择路面试验路落锤作用下的效果，再用Letto方法求出合理参数。本研究所使用方法段的反算结果。由于路面材料的应力和应变关系为非线性，所以反算分析的基本原理为先定一目的函数W，此为所得弯沉值和实测值误差的平将采用非线性材料模型，再将反算得到的材料性质与非线性有限元素法结方，如下所示w嚣鼹l一)。合本研究将应用DataPaveFi]站所取得的试验路段FwD数据的方法来进行选

2、取及反算分析，并利用分析所得的结果，求出此路段路面材料性质的统上式中为i点实测的弯沉值，w为假设性质所计算的弯沉值。反算计参数。原理是借着图形寻觅优化的方式改变材料性质直至误差最小，由上式I关键词lLTPP；非线性；反算；FWD求得弯沉值的误差后再以总和梯度法改变各层的材料性质，使得目的函数W为最小，如下所示：1．前言W：Mi矬l(_)(4)随着我国交通事业的蓬勃发展，公路的发展对国民经济的影响是极为重要的，因此我国目前也正在大力加强基础设施建设[1】。Falling本研究将由LTPP数据库中选不同试验路段分析，对每一试验道路WeightDefle

3、ctometer，简称FWD，是目前国际上先进的路面强度无损选不同荷载和不同位置的FWD试验数据，并利用所发展的反算程序求检测设备之一，它被广泛用来测定路面的弯沉，并用来反算路面的回弹得每个试验路段的路面线性及非线性模式材料性质的平均值与变异系模量。弯沉是反应路面强度的重要力学指标，关于它发展的各种检测技数。术在很多方面得到广泛的应用【2l31。4．LTPP试验路段的非破坏性分析1988年。美国实施了战略性公路研究计划(SHRP)，通过一个相对首先从LTPP数据库中取得两个试验路段的FWD试验数据，其参完备和科学的测量任务FWD检测技术的应用被逐渐

4、规范化、标准化数如表1所示，图2为路段23—1012在61km处分别受568kPa、768kPa与61o1064kPa荷重所得试验值和反算值，同过比较FWD试验的量测值在实本研究将应用刘明楼”从美国联邦公路总署的DataPave网站所线、虚线旁。表2与表3为此路段反算分析所得路面各层材料参数，比较取得的试验路段FWD数据的方法来进行选取及反算分析，并利用分析后发现非线性反算所得结果更真实。图3为试验路1~40-4164在61km处所得的结果，求出此路段路面材料性质的统计参数。受三种不同锤重的预测和实际值相比较，还是非线性效果比线性好，其它试验路段得

5、相同的效果。图4是路段23-1012使用材料性质平均值进行线性与非线性与量测值的对比，说明线性模式正算求得值接近真实，但非线性效果不好，原因可能是本文所使用的本构如公式(2)所示，无法真正表现出材料非线性而行成一些误差。表1L1、PP试验路段的参数T，rnlThickness(cm)⋯⋯IAcIBaselSubbaseISubgradeHl沥鬻混；疑±屡klk2u=040-4164l14．2l19．3Ilm。323—1012l23．1l33．5I50．3I*rl表2路段23-1012在61km受荷重线性模式的材料参数H2赢嚣lcl魁v=O35Loa

6、dEl(MPa)E2(MPa)E3(MPa)E4(MPa)W(1O-6)r568kPa6369247015859716．12768kPa68163526193610587．89路基．⋯E3~--045l064kPa6297344220238799．83豳1受力模型田表3路段23-1012在6lkm受荷重下非线性模式的材料参数2．力拳模型的选取Load豇量站量E2(MPa)E3(MPa)E4(MPa)W(1O一6)本研究将使用下列两种回弹模型并探讨不同回弹模型对结构分析的影响：568kPa34730．17187820089592．17768kPa37

7、610．22280221410992．29(1)1064kPa36940．2225519599731．93(2)??≥。上式中E是回弹模量，k。，k2是材料参数，P是参考压力，l，是第一应力不变式。本研究采用优化理论解决目标函数求解问题。3．量优化理论的介绍最优化理论是一种计算方法，用于所有设计中做相对好的选择。具体到反算分析中主要目的是求得材料性质。本研究用开发的反算程序模拟高速公路在受FWD作用下所得到的路面弯沉。如图，道路承受到的落锤力为P，荷载半径为15cm，本研究将使~Lettotg)的最优化理论求得误差相对较小的材料性质。求解优化问题有

8、许多方法，一种是用反算程序模拟路面在受FWD辩投与食妲207