基于MEPDG的季冻区水泥混凝土路面养护管理系统的研究

发布时间：2020-05-09 01:33

【摘要】：水泥混凝土路面随着使用年限的增长和交通荷载作用次数的增加,会出现各种类型的病害,低温多雪和极端气候的季冻区水泥混凝土路面病害有其特殊性。气候变化对水泥混凝土路面影响的研究已有诸多报导,公路水泥混凝土路面技术状况评定也已形成规范,但极端气候条件下的季冻区水泥混凝土路面技术状况评定的研究成果却鲜有报道。为了体现极端气候特点,补充完善季冻区水泥混凝土路面技术状况的评价指标体系,建立适用于季冻区水泥混凝土路面的养护管理系统,选定了 7条季冻区典型水泥混凝土路面的公路,对其技术状况进行了检测分析,并调查了路段交通量、气候状况、路面使用性能和结构性能,分析了现有水泥混凝土路面技术状况评价指标存在的不足,研究提出适用于季冻区的评价指标;利用有限元分析了路面板脱空位置、脱空面积和脱空深度对混凝土板变形的影响,研究不同传荷能力和脱空面积下,板边与板中弯沉差、板角与板中弯沉差,分析弯沉差与路面板底脱空的关系,利用室内模拟试验和现场钻芯取样进行验证;用MATLAB创建SOM神经网络,以季冻区典型路段路面技术状况指标作为SOM神经网络的训练样本及识别样本,将样本进行归一化处理,调整包括训练步数和学习速率在内的网络各项参数,研究确定评价指标最佳权值;以MEPDG理论为基础,将气候和交通量作为重要参数对IRI预测模型权值进行修正,拟合因变量DBL与自变量CRK、SF的相关关系,进行回归分析,建立预测模型,并对建立的模型进行验证;利用HTML、CSS、javaScrip和jQuery等语言研究开发具有数据输入、路面性能预测、路面技术状况评价、养护和报表处理等功能的路面养护管理系统。研究结果表明:当PCI、RQI和SRI中的一个或几个指标评价结果处于次时,说明路面结构破损严重,仅用使用性能指标无法反映实际的路面技术状况,在已有评价系统基础上,增加板底脱空、传荷能力和结构强度三个结构性能指标进行季冻区水泥混凝土路面技术状况评定,更加符合实际状况;针对水泥混凝土板不同的传荷能力,提出了利用落锤式弯沉仪检测结果判定季冻区水泥混凝土板底脱空的标准;利用SOM神经网络训练确定了增加结构性能评价指标后的季冻区路面技术状况评定模型各指标的权值,PCI 的为 0.36、RQI 的为 0.29、SRI 的为 0.08、PSSI 的为 0.08、TK 的为 0.07 和 KJ的为0.12;利用SPSS软件,建立了 IRI修正预测模型和DBL预测模型,模型的决定性系数方差贡献率均在90%以上,说明拟合程度高,两个模型的经验值残差和回归标准化残差都符合正态分布,新建模型的预测结果优于已有模型。开发了操作简单、界面友好、功能齐全的季冻区水泥混凝土路面养护管理系统,可确定合理的养护时机、适用的养护对策。研究结果可为季冻区水泥混凝土路面养护管理提供有效的技术支撑,具有实际应用价值。
【图文】：

图２－２调查路段月平均气温逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｍｏｎｔｈｌｙ邋ａｖｅｒａｇｅ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｖｅｙｅｄ邋ｓｅｃｔｉｏｎｓ逡逑

图２－３调查路段月平均降雨量逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｍｏｎｔｈｌｙ邋ａｖｅｒａｇｅ邋ｒａｉｎｆａｌｌ邋ｖａｌｕｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｖｅｙｅｄ邋ｓｅｃｔｉｏｎｓ逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.6

【参考文献】

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本文编号：2655371