【摘要】：針對使用彎沉反演路面結(jié)構(gòu)層模量存在的解不合理或不收斂等問題,提出使用應(yīng)變進行模量反演的方法,在最優(yōu)化理論的基礎(chǔ)上建立了應(yīng)變反演路面結(jié)構(gòu)層模量的數(shù)學模型,根據(jù)大比例尺路面模型試驗結(jié)果,采用ABAQUS有限元軟件進行了基于應(yīng)變實測值的模量反演分析。計算結(jié)果表明:在滿足收斂標準時,能夠得到較為符合實際情況的路面結(jié)構(gòu)層模量反演結(jié)果,水泥混凝土、水泥穩(wěn)定碎石、瀝青混凝土3種典型路面材料的模量反演結(jié)果分別為24 084、3 642和1 246 MPa;利用模量反演值計算的各測點環(huán)向應(yīng)變計算值與實測值之間的平均均方誤差小(均小于0.1)、擬合精度高(相關(guān)系數(shù)達到0.98以上);基于應(yīng)變實測值的路面結(jié)構(gòu)層模量反演不受模量初始值和取值范圍的影響,可獲得唯一解,且可大幅提高反演的效率。
【圖文】：

應(yīng)變和位移等物理量的變化規(guī)律。３）理想彈性、完全均勻和各向同性假設(shè)。路面模型假設(shè)為理想線彈性體，由同一種材料組成并具有相同的彈性性質(zhì)，同一點所有方向上的彈性參數(shù)相同、不隨方向而變。已有研究［１８－１９］為了便于計算分析，通常將車輛荷載簡化為圓形均布荷載，計算體系也做了相應(yīng)簡化。鑒于此，本文將路面模型形狀設(shè)計為圓柱體，試驗荷載設(shè)計為施加在模型表面形心處的圓形均布荷載ｐ（荷載圓直徑為１５ｃｍ，半徑δ＝７．５ｃｍ），試驗分析體系可相應(yīng)簡化為軸對稱空間問題，如圖１所示。圖１大比例尺路面模型設(shè)計示意圖考慮到目前我國高等級公路瀝青面層厚度一般為１５～２２ｃｍ、半剛性基層單層厚度為１８～２０ｃｍ［１９］、水泥路面面板厚度為２４～２６ｃｍ，為了能更好地模擬實際路面結(jié)構(gòu)，本文將圓柱體路面模型的厚度ｈ設(shè)計為２０ｃｍ。為平衡室內(nèi)試驗與工程模擬的關(guān)系，采用ＡＢＡＱＵＳ有限元軟件計算了荷載作用下圓柱體路面模型的受力情況。因計算分析體系可簡化為軸對稱問題，，本文�。保茨Ｐ偷挠嬎憬Y(jié)果進行分析。計算荷載ｐ＝２．１ＭＰａ，模型厚度為２０ｃｍ，路面材料選擇水泥混凝土（彈性模量Ｅ＝３０ＧＰａ、泊松比μ＝０．１７），計算模型直徑Ｄ�。玻埃埃悖恚嬎銋�(shù)為沿直徑方向的徑向應(yīng)力應(yīng)變（σｒ、εｒ）和垂直于直徑方向的環(huán)向應(yīng)力應(yīng)變（σθ、εθ），計算結(jié)果如圖２和圖３所示。由圖２和圖３可知：模型表面徑向和環(huán)向的應(yīng)力應(yīng)變隨著與荷載中心點距離ｒ的增加迅速減��；當ｒ＝３０ｃｍ時，徑向和環(huán)向應(yīng)力已衰減至０．０５ＭＰａ以下；

ｃｍ。為平衡室內(nèi)試驗與工程模擬的關(guān)系，采用ＡＢＡＱＵＳ有限元軟件計算了荷載作用下圓柱體路面模型的受力情況。因計算分析體系可簡化為軸對稱問題，本文取１／４模型的計算結(jié)果進行分析。計算荷載ｐ＝２．１ＭＰａ，模型厚度為２０ｃｍ，路面材料選擇水泥混凝土（彈性模量Ｅ＝３０ＧＰａ、泊松比μ＝０．１７），計算模型直徑Ｄ�。玻埃埃悖恚嬎銋�(shù)為沿直徑方向的徑向應(yīng)力應(yīng)變（σｒ、εｒ）和垂直于直徑方向的環(huán)向應(yīng)力應(yīng)變（σθ、εθ），計算結(jié)果如圖２和圖３所示。由圖２和圖３可知：模型表面徑向和環(huán)向的應(yīng)力應(yīng)變隨著與荷載中心點距離ｒ的增加迅速減小；當ｒ＝３０ｃｍ時，徑向和環(huán)向應(yīng)力已衰減至０．０５ＭＰａ以下；當ｒ＝５０ｃｍ時，徑向和環(huán)向應(yīng)變已衰減至０．５×１０－６以下；ｒ＞５０ｃｍ之后的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值太小，對路面結(jié)構(gòu)受力分析而言已經(jīng)失去意義。因此，考慮到路面模型既要較好地模擬實際路面情況又要便于開展室內(nèi)試驗研究，本文最終確定模型直徑Ｄ＝１００ｃｍ。圖２路面模型表面應(yīng)力計算值圖３路面模型表面應(yīng)變計算值２．２試驗測試裝置本文使用門式ＭＴＳ液壓伺服系統(tǒng)作為加載裝置，通過在路面模型表面粘貼電阻式應(yīng)變片，使用電測法量測荷載作用下模型表面的應(yīng)變響應(yīng)情況。２．３試驗方案與測試結(jié)果為了對比分析不同路面材料的模量反演結(jié)果，基本試驗方案如下：１）選取水泥混凝土、水泥穩(wěn)定碎石和瀝青混凝土３種典型路面材料開展路面模型的應(yīng)變量測。試驗材料的基本信息如表１所示。表１試驗材料基本信息水泥混凝土水泥穩(wěn)定碎石瀝青混凝土強度等級Ｃ


本文編號：2557214