路面性能评价与分析方法研究

【摘要】： 路面性能评价是路面养护、维修、罩面及加铺的前提和基础工作，引入新型无损检测设备和评价技术，对路面性能进行评价是近年来国际道路界广泛开展的一项工作。本文在传统的以路面养护为目的的评价指标体系的基础上，考虑到路面罩面及加铺的工程实际需要，充分利用新型无损检测手段，引入动态参数对路面工作性能进行评定，并利用神经网络技术对路面性能进行评价及分类，通过广泛的调查统计、现场试验、数据采集、理论计算和系统分析，对不同区域、不同结构、不同气候环境及破坏形式路面性能的评价方法进行研究，并建立路面工作评价的数据库系统，对路面长期性能的研究及日后的设计、施工、养护、维修及改建提供有力的指导和帮助。 第一章介绍了我国公路建设及路面维修改造的现状，综合分析了国内外现行的路面评价的基本方法和思想，介绍了无损检测手段和动态参数在路面性能评价中的应用状况，以及在传统检测评价手段的基础上无损检测技术的特点和路面动态分析的发展方向，并提出了本文所要解决的关键问题、研究内容及创新点。 第二章对路面评价与检测调查的各指标体系进行了分析，分析了各评价检测指标对路面性能的影响特性，提出了检测评价标准和评价指标，分别研讨了水泥混凝土路面和沥青路面综合评价的方法，详细介绍了路面无损检测设备中FWD、GRP的应用机理及近年来在路面检测中的应用状况。 第三章对路面荷载的动力特性进行分析，研讨在动载作用下多层弹性体系路面结构的动力响应特性及FWD荷载的动力时程，并对FWD荷载对路面动力响应规律进行拟合和论证。根据路面结构动力分析理论，对路面模量反算的原理及实现过程进行论述，研讨了动态模量在路面评价中的应用思想及水泥混凝土路面面层、基层、土基的动态特性和相关的动力参数，建立了水泥混凝土路面动态模量与静态模量的对比关系，提出了水泥混凝土路面各结构层动态模量的评价标准。 第四章在采用Winkler地基模型来分析路面承载力的基础上，利用FWD的动态弯沉盆进行模量反算。以动态参数作为评价指标，通过研讨不同破坏板的不同区域，在不同等级荷载作用下弯沉、模量的变化特性，提出了路面脱空识别办法以及利用综合模量比来评价接缝传荷能力的思想，探讨了不同等级荷载对接缝传荷能力的影响特性，确定了临界荷载 下传荷与脱空对弯沉、模量影响的共性和单一性，并确定了临界荷载的 范围，在判定脱空和传荷基础上提出了水泥混凝土路面的压浆效果的评 价方法，通过研讨荷载与动态模量的关系，对地基的动态性能进行了系 统的分析与评价。 第五章针对现行路面评价受路段、区域和路面结构等诸多因素影响 而难以建立统一的评价模型的现状，本章据人工神经网络原理建立路面 各评价指标的评价和性能分类模型，即以改进BP网络，径向基函数神经 网络(RBF网络)对路面性能各评价指标进行评价仿真研究。以Kohonen 网络对路面评价等级进行分类研究，并对路面综合性能的评价类别进行 模拟，为路面工作性能综合评价的客观实施提供了指导和帮助。 第六章依据不同的实体工程，利用现场检测数据，研讨建立针对不 同交通、不同气候、不同区域、不同结构、不同破坏形式的兼顾具有分 析、查询和预测功能的路面工作性能综合评价的数据库系统。对数据库 组成、结构、实现过程、协作关系进行论述，以实现评价系统的规范化、 标准化和科学化，并在此基础上开展路面性能预测，为路面养护管理及 中长期规划服务。 第七章对全文进行总结和归纳，提出有待进一部研究和解决的问题。