基于FWD动态弯沉盆进行模量反算方法概述

合集下载

实测弯沉盆反演路面结构层模量的研究

实测弯沉盆反演路面结构层模量的研究

实测弯沉盆反演路面结构层模量的研究
针对应用贝克曼梁观测到的弯沉值来评价路面承载能力存在明显不合理性
的问题,以目前国际上普遍使用的落锤式弯沉仪(FWD:Falling Weight Deflectometer)的弯沉检测数据为依据,对路面弹性模量的反演方法进行了研究,以此作为路面承载能力的评价标准。

研究的主要反演方法有:1)以迭代方法为基础,通过预估模量的初值、建立弯沉值对模量的导数矩阵、不断修正初始模量值的方法,开发了路面模量反演的修正迭代法。

通过理论和试验证明:该算法具有收敛速度快、精度高、稳定性好的优点。

2)以遗传算法为基础,通过确定目标函数、产生初始种群、选择、杂交、变异等过程,开发了基于遗传算法的路面模量反演方法。

通过理论和工程实例证明:该算法具有精度高,全局收敛的优点。

3)编制路面模量反演的修正迭代法和遗传算法的计算机程序并应用于实际工程。

与国际上知名的路面模量反演软件MODULUS进行比较,分析各自的优缺点,确定各自的适用范围。

通过实践证明:路面模量反演的修正迭代法和遗传算法具有良好的理论价值和实际应用价值,具有广阔的发展前景。

利用FWD数据反算模量方法研究

利用FWD数据反算模量方法研究

利用FWD数据反算模量方法研究FWD(Falling Weight Deflectometer)是一种用于评估路面结构强度和刚度的测试设备。

它通过将一个重锤由不同高度自由落下,测量路面的变形来评估路面结构的特性。

在路面结构设计和维护中,了解路面的强度和刚度对于确保路面的安全和性能至关重要。

FWD数据反算模量方法是一种利用FWD测试数据来反推路面结构模量的技术。

在这种方法中,通过分析测试数据中的路面反弹数据,可以计算出路面的动态模量。

这些模量可以用于评估路面结构的强度和刚度,以及预测路面在不同荷载条件下的性能。

这种方法的基本原理是通过分析FWD测试中的反弹数据来估计路面结构的模量。

在FWD测试中,重锤自由落下并撞击路面表面,产生一个载荷。

路面在这个载荷下会发生变形,并在一定时间内恢复原状。

这种反弹的幅度和时间可以用来反推路面结构的刚度。

FWD测试数据反算模量的方法主要分为两类:经验公式法和分析法。

经验公式法基于已知的经验公式,将测试数据中的反弹幅度和时间转化为路面结构的模量。

这些经验公式可以基于大量的实测数据和统计分析来建立,但在不同的路面类型和条件下的适用性可能有所不同。

另一种方法是使用分析方法来反算模量。

这种方法基于路面结构动态力学理论和有限元分析,将测试数据中的反弹幅度和时间与理论模型进行对比,并通过调整模型的参数来获得最佳拟合结果。

这种方法通常需要较高的数学和计算机模拟技术,并且对路面结构的几何形状、材料特性和边界条件的准确描述要求较高。

FWD数据反算模量方法的研究可以有多个方向。

首先,可以进一步研究不同的经验公式,并探索它们在不同路面条件下的适用性。

这可以通过大量的实测数据和统计分析来实现。

其次,可以深入研究分析方法,并优化分析模型,以提高反算模量的准确性和精度。

最后,可以探索将FWD数据反算模量方法与其他非破坏性测试方法结合使用,以更全面地评估路面结构的性能。

总之,FWD数据反算模量方法是一种利用FWD测试数据来评估路面结构强度和刚度的有效方法。

FWD在旧水泥混凝土路面弯拉弹性模量检测中的应用研究

FWD在旧水泥混凝土路面弯拉弹性模量检测中的应用研究

FWD在旧水泥混凝土路面弯拉弹性模量检测中的应用研究杨俊池;谢振乾;关志深【摘要】结合莞深高速公路K0+000~K41+000段改扩建工程勘测设计的实际需要,按我国现行的相关技术规范要求,采用FWD的先进检测手段,对该路段水泥混凝土路面面板的动态弯沉及弯沉盆进行现场测定,在参考国内外研究成果的基础上,建立了弯拉弹性模量反算的数学模型,为旧路大修工程设计提供了路面性能评价依据和设计参数.【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】弯拉弹性模量;FWD检测;水泥混凝土路面;模量反算;数学模型【作者】杨俊池;谢振乾;关志深【作者单位】广东交通职业技术学院,广东广州510650;东莞市交业工程质量检测中心,广东东莞523125;广东华美加工程顾问有限公司,广东广州510627【正文语种】中文【中图分类】U416.216路面弯沉不仅反映了路面结构层的整体强度和刚度,而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。

它作为路面工程竣工后的一项重要检测指标,反映了路面的整体强度质量。

因此,准确地测定路面弯沉对评价路面强度意义重大。

落锤式弯沉仪(FWD)是目前世界上最先进的路面弯沉强度无损检测设备之一,FWD由荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组成。

其工作原理是在标准质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下,测定路基或路面表面所产生的瞬时变形,即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆,并由此反算路基路面各层材料的动态弹性,所测结果可作为设计参数使用,也可用于评定道路承载能力。

东莞至深圳高速公路(东莞段)起于深圳市观澜镇黎光村,止于东莞市石碣镇与增城市交界处,全长约53.04377 km。

该项目分三期建设,一、二期工程已建成通车多年,三期正在建设中。

本次旧路改扩建路段为一、二期工程,其中K0+000~K4+000为一期工程;K4+000~K41+000为二期工程(莞深高速公路塘厦至附城段),全长36.675 km。

FWD测试技术及其应用研究

FWD测试技术及其应用研究

51
郑向雷等 FWD 测试技术及其应用研究
器接收其变形响应 。动态荷载相对于静态荷载来说更 的理论弯沉盆之间的拟合度为目标的最优化方法 。总
能反映路面的真实受力状态 。这也是 FWD 比 BB 先 进的重要原因之一 。
根据大量试验数据研究发现 ,FWD 与贝克曼梁在 相同的测试状况下 ,弯沉测定值之间具有良好的相关 关系 ,可以回归出双方的关系式 ,有了相互转换的相关 关系公式 ,也就为 FWD 取代贝克曼梁对结构承载能力 进行快速 、准确的定量评价提供了依据 。值得指出的
WSDOT 柔性
L. lrwin Comell University
柔性 、刚性
静力
静力
10
12 ,8 级 荷载
5
12 ,5 或 6 个未知数较好
超过 3 层需要
需要
可选
程序内定
W. Uddin/ EMA
柔性 、刚性 、 复合
静力 、动力正 开发
4~7
4
程序自动生 成
不需要 ,需指 定材料类型
Ronald Harichandran
FWD 技术能够很好地模拟实际行车荷载 ,真实地 测试道路的实际承载能力 ,在工程建设和养护阶段具 有重要的作用 。 2 工作原理和测试方法
落锤式弯沉仪 ( FWD) 的工作是将测试车开到测定 地点 ,落锤与测试点对正 ,然后工作人员通过计算机控 制 ,将液压升降架放下 ,测架随之落到路面 ,操纵按钮 使液压架上的电磁铁去磁 ,与测架脱钩 ,升起液压架 , 此时弯沉传感器处于待测状态 ,提升落锤到一定高度 , 然后释放落锤以对承载板施加脉冲荷载 ,并通过承载 板作用到路面上 ,路面的变形则由 5 个~9 个位移传 感器测出 ,可得到弯沉盆 。荷载的大小通过改变锤重 或者落锤的提升高度可在相当大的范围内调整 。

利用FWD数据反算模量方法研究

利用FWD数据反算模量方法研究

利用FWD数据反算模量方法研究FWD(Falling Weight Deflectometer,落锤式撬度计)是一种用于评估路面结构和实际承载能力的仪器,通过在路面上施加重锤冲击,然后测量路面的撬度来评估路面的结构状况。

在实际应用中,通过分析FWD测试数据可以获得路面的模量,以及其他与路面结构有关的参数。

在利用FWD数据进行模量反算研究时,通常采用非线性优化方法,如最小二乘法(Least Squares Method)或倒向分析法(Back-analysis Method)。

这些方法的基本思想是通过最小化实测撬度与模拟撬度之间的差异来确定最优的模量值。

首先,需要收集FWD测试数据,包括路面的撬度响应曲线。

通过测量落锤的质量、下落高度以及撬度传感器的响应,可以获取路面在不同位置和时间的撬度数据。

同时,还需要获取路面的几何参数,如厚度和材料性质参数,如弹性模量、泊松比等。

然后,利用模型对FWD的撬度响应进行模拟。

模型可以使用有限元方法、半解析方法或经验公式进行建立。

在模拟过程中,需要考虑路面结构的几何形状、材料性能、边界条件等因素。

通过调整模量值,使模拟结果与实测结果尽可能吻合。

在模拟过程中,需要选择合适的优化算法来寻找最优的模量值。

最小二乘法是一种常用的优化方法,它通过最小化实测撬度与模拟撬度之间的平方差来确定最优的模量值。

倒向分析法是一种基于数值模拟的优化方法,它通过将实测撬度作为目标变量,模量值作为参数,通过迭代计算来确定最优的模量值。

在确定最优的模量值后,可以将其用于评估路面的结构状况和实际承载能力。

模量值可以用于计算路面的应力响应、沉降变形等参数,从而评估其结构的安全性和服务性能。

综上所述,利用FWD数据反算模量方法是一种研究路面结构和实际承载能力的有效手段。

通过采集FWD测试数据、建立数值模型以及选择合适的优化算法,可以得到准确的模量值,并进一步评估路面的结构状况。

这种方法在路面评估、设计和维护中具有重要的应用价值。

FWD

FWD

Falling Weight Deflectometer,简称FWD)作为目前国际上最先进的路面强度无损检测设备之一。

落锤式弯沉仪测定路面的动态弯沉,并反算路面的回弹模量,已成为世界各国道路界的热门课题。

美国战略公路研究计划(SHRP)也把FWD作为对2000条试验路的强度评定和跟踪检测手段,并以FWD测定反算的回弹模量作为基准,研究开发材料回弹模量的室内试验方法。

近年来,我国也已引进FWD,并投入了使用,显示出了强大的生命力和优越性。

2FWD 的工作原理落锤式弯沉仪通过计算机系统控制下的液压系统启动落锤装置,使一定质量的落锤从一定高度自由落下,冲击力作用于承载板上并传递到路面,从而对路面施加脉冲荷载,导致路面表面产生瞬时变形,分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形,记录系统将信号传输至计算机,即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。

测试数据可用于反算路面结构层模量,从而比较科学地评价路面的承载能力。

与常规检测手段的比较2.1常规检测方法我国现行的路面弯沉常规检测手段采用的是贝克曼梁法,基本原理是杠杆原理。

在规定的标准轴载作用下,路基或路面表面轮隙位置产生的垂直变形值(回弹弯沉),利用黄河载重汽车加载,人工读取百分表的读数,以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值。

存在主要问题有:(1)以人工操作为主,工作强度大,效率低,可靠性差;(2)支点变形,影响检测结果,对支点变形的修正很难测准;(3)仅测得静态汽车荷载作用下路基路面单点(最大)回弹弯沉值;(4)没有反映路面结构在行车荷载作用下的动力特性和整个弯沉盆形状;(5)不适用于对路网进行大范围长期跟踪观测。

2.2 高效检测方法1、数据采集传输通过高精度传感器完成,路面结构不同,弯沉盆半径亦不同。

路基或柔性基层沥青路面传感器分布在距荷载中心2.5米范围内即可。

目前,我国高等级公路大多采用半刚性基层沥青路面结构,弯沉影响半径已达3—5米,传感器分布范围应布置在距荷载中心3—4米范围内,以量测路面弯沉盆形状;2、FWD主要的技术特点是测速快(每测点约40多秒),精度高(分辨率为1微米),并较好地模拟了实地行车荷载对路面的动力作用,能根据上一锤荷载和压强数值自动调整下一锤的荷载,向设定荷载逼近,从而能准确地测定较完整的弯沉盆信息。

浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型

浅谈用FWD弯沉盆参数研究沥青路面反应模型

浅谈 用 F WD弯 沉盆 参数 研 究 沥青 路 面反 应模 型
陈子金

王 昌衡
要: 介绍 了国外利用 F WD弯沉盆参数研 究沥青路面反应模 型的现状 , 别对 一些研究者提 出的疲 劳开 裂模 型和车 分
辙模型进行 了具体 阐述, 出无论采用 哪种 F 指 WD弯沉盆参数 , 都从 不同侧面反 映 了路面反应 与 F WD 弯沉盆参 数的 内

20 ・ 8
第3 6卷 第 1 8期 20 10 年 6月
山 西 建 筑
S HAN. 8 13 1 J n. 2 0 u 01
文章编号 :0 96 2 (0 0 1—200 10 .8 52 1 )80 8—3
扑结 构的优点是结 构简单 , 实现容易 , 数据传输延 迟确定 。缺点 低压 断路器 、 配电所 、 断开关 、 压断路器……呈连续 的点状 分 分 低
是每两个结点之问的通信线 路都是 网络可靠 性的 “ 颈” 瓶 。环 中 布 , 又知除调度 中心 与配 电所 间外其他 各点之 间信息传 输量小 , 任何一个结点出现故 障, 可造成 全网瘫痪。为了保证环路能正 所 以从地理位置 的角度看 , 均 调度 中心 、 分断 开关 、 低压断路器宜组 常工作 , 需要较复杂的环路维护工作 。同时环 中有新结 点加入或 成点对点环状结构 网络 , 但环状 结构 中数 据沿一个方 向在环 中传
2. 研 究 结论 3
1调度中心应设置通信前置机 , ) 出口带宽 至少为 2 考虑 0M( 可遵循。它 的主要优点是系统 的可靠性高 , 资源共享方便。缺点 1 配 电所 ) 用 3 6 b / 电 接 口 。配 电所 设 置 20 8K i s 0个 采 438K i s t 4 b / t 是结构 复杂 , 软件控 制麻烦 , 必须采 用路 由选 择算法 和流量控 制 电接 口, 出口带宽 2 4 08K。分断开关、 低压断路器设置 208K i s 4 b / t 方法。在远程 网系统 中多采用这种拓扑结构。

基于FWD的旧路路基模量反算的问题探讨

基于FWD的旧路路基模量反算的问题探讨

所 在 。但 是 , 由于 路 面结 构层 参 数 的多 元 性 , 路基 反演 模 量 有 时 可能 偏 离 实 际 。为 寻 其 根 源 , 者 结 合 成 绵 高 速 公 作 路 路 面 检 测 , 用 有 限 元 分 析 软件 A S S 建 立 了路 面 非 线 性 有 限 元 模 型 , 在 此 基 础 上 , 采 NY, 并 以路 基 下 卧 刚性 层 及 路 基 材料 非线 性 为 可 变 参 数 , 比 了 4种 不 同组 合 情 况 下 的 路 基 反 演 模 量 , 现 : 基 反 演结 果 有 显 著 影 响 , 路 基 土 的非 线 性 性 质 对 反 演 结 果 影 响 有 限 。因 此 认 为 , 于 F 而 基 WD检 测 数 据 的 结 构 层 模 量 反演 时 , 以 将路 基 近 似 为 线 弹性 体 。 可
杰。 ,陆
阳 张 ,
蓉 张 ,

( . 南 交 通 大学 土 木 工 程 学 院 ,四川 成 都 1西
60 3 ; 2 四川 省 交 通 厅 公 路 规 划 勘 测 设 计 研 究 院 , 川 成 都 10 1 . 四
[ 摘
要 】利 用 实 测 弯 沉 数 据 反 算 结 构 层 模 量 是 落 锤 式 弯 沉 仪 ( WD) 用 于 旧 混 凝 土 路 面 结 构 检 测 的 核 心 F 应
rao , codn en nds u t et t g( D esn a crigt t o -et ci e i oh r v s n N T)a C eg uMi yn hgw y h uh rb i t h n d — a a i a ,teato u t n h l
n ni e rfnt lm e tmo e fp v me tb ig fnt l me ta ay i p lc to o ln a i ee n d lo a e n y usn i ee n n lss a p i ain ANS o smu— i e i e YS t i lt h e e to s Th ii a e nd r e t u g a e a d n nl e r p o e y o ola e t a ib e ae t e d f ci n . l e rgd ly ru e n ah s b r d n o i a r p r fs i r wo v ra l s n t i h s mo e . Co p rn t o r di e e t c mbia in n t i d 1 m a i 5 wih fu f rn o n t s, b c c lu a in o u r d d l e u t o a k ac l t fs bg a e mo u us r s l o
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
的研 究成果 , 对各种方法进行简要 总结 和评述 。
铺面层反算 回归公式 :

5 旆
+ 率
其 中, a为承 载板半径 , ; 为铺面层厚度 , iD n 路面各结构层厚 对于一定的路面结 构 , 过实 测 的弯沉盆 , 通 在理论 分析 的基 度总和 , ; 0 i d 为荷 载 中心处 的弯沉 值 , , n i 需将 弯沉 值修 正到标 n 础上 , 应用 路面力学模型 , 计算 在相同荷载作用下 的路面变形 , 再 准温度 2 0℃时 ; 为铺面层模量 ,s E pi 。
() 56 4 :—.
[ ] Y n ,.G.i g . xeke t td nP pri f e— 7 a gJ , J n .E prnna Suyo r etso r a l o e P v u o c t ae n t il[ ] C me t n ocee i s nr eP vmetMae a J . e n dC nrt o C e r s a
为所评定的路面各层弹性模 量。 认为 动模 量是 静模量 的 3 , 以计算结果需要进 行修 正。 倍 所 2. 迭 代 法 3 这种方法首先假设一组结构层模 量 ( 初始值 )采用力 学分析 ,
2 现有 反算方 法简 介
2 1 图表 法 .

并与 F WD实测弯沉 盆进 行 比较 , 据其差 根 根据典 型的路 面结 构 , 在较 大范 围内选取 不 同的模 量 E 和 方法计算理论弯沉盆 , , 值利用高斯迭代 然后 以该 的结 构组合 , 弹性层 状体系理论计算各结构组 合的理论 弯 通过
WD弯 沉 测 试 , 般 量 测 间距 为 10 f~ 一 0 t 模量反算是一个非 常复杂 的非线性最优化 问题 , 即如何采用有 效 弯沉检测规 定 进 行 F 100f( 0 t3m~3 , 0m)使用荷 载为 90 0ls4 N) 0 (0k 。 b 的最优化算法和数据处 理方法 寻找 最优 的路面结 构层力 学参 数
组合 , 使得 F WD的实测弯沉盆 与力学计 算的理论 弯沉盆 之间 达 到最佳 的拟合 。然而 , 非线性最优化 问题存在初始值 和局部收敛 及解 的唯一性 问题 , 反算结 果本 身存在 合理性 问题 , 一直 是模 量 反算研究致力解决 的问题。为此 , 本文 针对 国内外有 关模 量反算
中 图 分 类 号 : 1 . U4 62 文 献标 识 码 : A
0 引言
接查 出路 面各结构层 的模量 。
. 2 世纪 7】 代 以来 , 0 【年 以落锤 式 弯沉 仪 ( wD) F 为代 表 的 快 2 2 回 归公 式 法 AA HT S O规范建议 按 照 A TMD49 S 6 4和 D4 9 6 5的非破 坏性 速、 高效 、 无破损 检测 系统在 国际上得 到广泛应用 , 际上 , 面 实 路
1 基本 原理
建立模型修改算 法 , 计算 出对 应 的理论弯 沉值 , 将此理 论弯沉 值
进行 了实例计算 , 果表 明利 用 A S O 回归公式 和 E 结 A HT V— 与实测值进行 比较 , 过连续 迭代来 不断修 正各层 的模 量值 , 通 直 E C6 专业反算软件计算结果土基模量相差 较大 , 主要因为 R 这 到理论弯沉与实际弯沉 之差满足精 度要求 , 此时的各层模 量值 即 AA HT S O回归公式 得 到的是 静模 量 , 国( A HX 美 A S O设 计指南 》
1 ● ● ● ● ● ● ● ● , ● ● j
重 直 沉盆 , 并运用理论 分析方法 , 而得出各种 弯沉盆参 数 ( le 值作为下轮迭代的初始 值 , 复进行此 过程 , 到达到 满足要 求 从 &f — e . t nbs aa t s与路面各结构层模 量 或应 力应变关 系 , 而 的收 敛 精 度 为 止 。 i ai prmee ) o n r 进
Re ac ,0 3 3 ) 3 13 6 s rh 20 ( 3 :8 —8 . e
[] 苏堪祥 . 6 多孔 混凝 土材料 组 成与路 用性 能研 究 [ ]公 路 , J.
A u un r fpo o s c n r t v m e e e r h s n a y o r u o c e e pa e ntr s a c
基于 F WD 动 态 弯沉 盆 进 行 模 量 反 算 方 法概 述
向晋 源 朱 湘
摘 要: 指出利用弯沉盆数据, 对路面各结构层材料模量( 性能) 进行反算, 是评价路面工作性能的重要手段, 了大量 参考
相关文献 , 目前国内外常用 的反算方法进行 了分析 比较 , 就 对模 量反 算方法进行 了展望。 关键词 : 落锤 式弯 沉仪 (wD)动 态弯沉盆 , 量反 算 v , 模
维普资讯

28 ・ 8
第3 4卷 第 2 7期 20 0 8年 9月
山 西 建 筑
S HANXI ARCH I TECTURI
V0 . 4 No 2 13 . 7 S p 2 0 e. 08
文章编号 :0 96 2 {0 8 2 —2 80 10 —8 5 2 0 )70 8 —2
. 编绘 出诺模 图。由此 , 根据实测 的弯沉盆数据和厚 度可在 图中直 2 4 数 据库搜 索法
[] 王 4 波. 多孔 混凝土铺 装吸 声性 能试验研 究[ ] 四川建 筑 J.
2 0 ( )3 —3 04 8 :23 .

科 学研究 ,0 4 3 ( )1 112 2 o ,04 :2 —2 . [ ] 周泽 民. 5 国外水泥混凝土路 面抗 滑技 术[ ] 国外公路 ,9 8 J. 19
相关文档
最新文档