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沥青路面加铺层可靠性分析与评估方法研究

作　者: 韩海红
导　师: 马松林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青加铺层路面可靠性失效变异性分析与评估
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 264次
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内容摘要

近年来,在原有沥青路面上加铺沥青混凝土层作为一种旧路改造或维修手段而得到了较为广泛的应用,但其在没有达到设计年限就提前不断失效的问题也很严重。在考虑经济性与有效性的基础上,如何提高沥青加铺层的可靠度,并使其在某一时段集中失效已经成为路面科研工作的重点之一。本文以现行《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)中的沥青加铺层设计方法为依据,确立了以弯沉及拉应力为控制指标的极限状态方程。通过对比分析路面结构可靠度近似计算方法的优缺点,发现用基于统计抽样理论的蒙特卡罗方法来分析沥青加铺层的可靠性是一种比较好的选择,并就随机变量的抽样方法作了介绍,结合工程特点确定了抽样数量。正交分析法的结果显示,无论是路表弯沉还是层底拉应力,原路面当量回弹模量对二者的影响都是最大的,说明路面结构参数变异性对沥青加铺层的可靠性有着显著的影响。根据样本数量大小,分别用W检验法和D检验法对部分设计参数和交通参数进行了统计检验,确立了各参数的分布类型,从而为蒙特卡罗随机模拟奠定了基础。基于此,得到了两种控制指标下沥青加铺层可靠度随原路面当量回弹模量、加铺厚度以及面层模量的变化规律。路面上的交通荷载是影响路面结构设计的重要因素,荷载大小分布的不均匀同样对沥青加铺层的可靠性有着较大的影响。在分析交通荷载参数变异性的基础上,以类似的方法得到了两种控制指标下沥青加铺层可靠度随累计当量轴次的变化规律,并应用概率方法,依据实测弯沉值分析了沥青加铺层可靠度随使用年数的衰减趋势。通过构造t统计量可以把沥青加铺路段划分为若干单元,这些单元可按照简单的串联或并联结构组成网络系统。分析沥青加铺层失效过程、原因以及模式之后对系统的可靠性评估方法作了初探,并用实例对此方法进行了验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 问题的提出  8-9
    1.1.1 研究背景  8-9
    1.1.2 课题确立  9
  1.2 加铺层设计方法研究概况  9-11
  1.3 路面结构可靠性研究概况  11-15
    1.3.1 国外研究概况  11-13
    1.3.2 国内研究概况  13-15
  1.4 本课题的研究目的和意义  15-16
  1.5 本课题主要研究内容  16-17
  1.6 本课题主要技术路线  17-18
第2章路面结构可靠性理论及计算方法  18-34
  2.1 路面结构可靠性概述  19-20
  2.2 路面结构极限状态的确定  20-23
    2.2.1 以弯沉表达的极限状态方程  21-22
    2.2.2 以拉应力表达的极限状态方程  22-23
  2.3 路面结构可靠性的度量  23-25
  2.4 路面结构可靠度计算方法  25-28
    2.4.1 一次二阶矩中心点法  26-27
    2.4.2 一次二级矩验算点法  27-28
    2.4.3 一次二阶矩实用分析法  28
  2.5 路面结构可靠度的蒙特卡罗分析法  28-33
    2.5.1 随机变量抽样  29-31
    2.5.2 抽样数量确定  31-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章路面结构参数变异下的加铺层可靠性分析  34-58
  3.1 路面结构参数影响水平分析  35-41
    3.1.1 结构参数变化范围的选取  35-37
    3.1.2 正交分析法确定影响程度  37-41
  3.2 样本数据的统计检验  41-46
    3.2.1 W 检验法的应用  41-44
    3.2.2 D 检验法的应用  44-45
    3.2.3 设计参数的变异性与概率分布  45-46
  3.3 基于弯沉指标的可靠度分析  46-50
  3.4 基于拉应力指标的可靠度分析  50-57
  3.5 本章小结  57-58
第4章基于交通参数不确定性的加铺层可靠性分析  58-77
  4.1 荷载分布不均匀的表现形式及影响  59-61
  4.2 交通参数的变异性及概率分布  61-63
  4.3 加铺层可靠度随累计当量轴次的变化规律  63-69
    4.3.1 以弯沉为控制指标时的变化规律  64-67
    4.3.2 以拉应力为控制指标时的变化规律  67-69
  4.4 沥青加铺层可靠度衰减趋势分析  69-76
  4.5 本章小结  76-77
第5章沥青加铺层可靠性评估方法初探  77-88
  5.1 可靠性评估方法概述  78-79
  5.2 加铺路段的单元划分  79-81
  5.3 沥青加铺层失效模式确定  81-83
  5.4 简单系统的网络模型与评估  83-85
    5.4.1 串联系统的可靠性评估  83-84
    5.4.2 并联系统的可靠性评估  84-85
  5.5 加铺层可靠性评估方法实例分析  85-87
  5.6 本章小结  87-88
结论  88-89
参考文献  89-93
攻读学位期间发表的学术论文  93-95
致谢  95

沥青路面加铺层可靠性分析与评估方法研究

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