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《路面结构层材料非线性特性反演》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、JOURNALOFHIGHWAYANDTRANSPORTATIONRESEARCHANDDEVELOPMENT文章编号:1002Ο0268(2002)05Ο0005Ο03路面结构层材料非线性特性反演梁新政1,倪富健2,王复明3,徐宏1(11江苏省交通科学研究院,江苏南京210017;东南大学交通学院,江苏南京210096;31郑州工业大学水环学院,河南郑州450002)摘要:针对基于落锤式弯沉仪的路面结构层模量线弹性反演在某些情况下的不足之处,引入路面材料的非线性模型,并结合非线性最小二乘优化,研究路面结构层材料非线性特性有限元反演方法,通过实测弯沉
2、盆的反演验证,表明可以较好地解决在基层或底基层上进行FWD检测,以识别薄弱层和监控施工质量时的模量反算问题。关键词:模量反算;材料非线性;非线性最小二乘优化中图分类号:U4161201文献标识码:AMaterialNonlinearCharacteristicBackcalculationofPavementStructureLayersLIANGXinΟzheng1,NIFuΟjian2,WANGFuΟming3,XUHong2(11JiangsuProvinceTransportationResearchInstitute,JiangsuNanj
3、ing210017,China;21TransportationCollege,SoutheastUniversity,JiangsuNanjing210096,China;31ZhengzhouIndustryUniversity,HenanZhengzhou450002,China)Abstract:InordertoovercometheshortcominginsomecasesoflinearelasticmodulibackcalculationtheoryforflexiblepavementbasedonFallingWeightDe
4、flectometer(FWD),afiniteelementmethodhasbeenresearched,inwhichmaterialnonlinearmodelandnonlinearleastsquaresoptimizationmethodareintegrated1Itisdemonstratedthatthismethodcandealwiththebackcalculationofmodulibasedonthedatameasuredonbaselayerorsubbaselayerforweaklayeridentificati
5、onorconstructionmonitor1Keywords:Modulusbackcalculation;Materialnonlinearity;Nonlinearleastsquaresoptimization落锤式弯沉仪(FWD)是一种新型的路面弯沉检测设备,它以高精度、高效、信息量丰富和无损等特性,自问世以来迅速在50多个国家得到推广,并于80年代中期进入中国。FWD的应用对提高我国的路面承载能力评估水平有重要的影响,它不仅提供了精确的中心弯沉指标,还记录了弯沉盆的时程信息,使得路面模量反算成为可能。路面模量反演是围绕FWD所展开的研究
6、的重要部分,国内外所开发的相关软件不下几十种,但基本上都是建立在线弹性层状体基础上,忽略了路面材料在FWD荷载作用下的非线性特性,但在沥青面层老化或尚未铺面层,或者采用柔性基层等情况下,FWD荷载作用下路面材料的非线性特性不容忽视。近几年,FWD在老路评价和路面施工过程中的应用成为研究的新领域,同时由于计算机速度的飞跃发展,使得考虑材料非线性特性成为可能。1路面材料非线性111材料非线性模型常用的路面材料,包括二灰砂砾石基层及粘土或砂土路基,其回弹模量都是随偏应力的增大而减小,随体应力的增大而增大,可统一用K1～K3模型1表示Er=K1(σd)Kθ)
7、K2(3()1其中,Er为回弹模量;σd为偏应力(σ1-σ3);θ为体应力(σ1+σ2+σ3);K1、K2、K3为参数,K1、K3为正,K2为负。考虑反演的收敛性和稳定性,应尽量减少反演参数,层,根据材料的不同,可作以下简化:对基层和底基近似认为K2为0;对土基,近似认为K3为0。实验室重复荷载试验表明,粘性土的回弹模量与收稿日期:2001Ο09Ο28作者简介:梁新政(1972-),男,河南遂平人,博士,主要从事道路检测与评价1公路交通科技2002年第5期偏应力的关系用双线性模型更合适2。可用于求解上式的优化方法多种多样,也很难孤立地评价其中的优劣,
8、但非线性最小二乘法可以针对式(3)的组成结构,极大地提高收敛速度。位置i处的相对误差可表示为当σd
