基于落锤式弯沉仪(FWD)动态数据的路面模量反演方法.pdf

第”卷第3期 t 末 【 程 学 报 V”l35 No3 00 CHIN^CIVIL Junr 2002 2 2斗6月 ENCINEERINt，JObRNA 基于落锤式弯沉仪(FWD)动态数据 的路面模量反演方法 姬亦工 王复明 郭忠印 (旧济大学) (郑州大学) (叫蒋尢学) 摘要根据落锤式弯执仪(蹦D)的弯沉盆动态数据，在系统识别疗法的原堋基础上提出r加速收敛的力弦。 并应用样条半船析}击分析路面的动力响应，将路面划舒为有限个水平层单元．位移函数表示为 次样条函数与 Fourier级数的乘积形式．根据Hamilton_变分方程，建立了层状路面的动力方程。利用一次样条函数所具有的基特性 以厦Fouricr级教其有的正交性，使问题蚰结为求解若-F次低阶方程．从而使二维路面的动力响应能力便地求得。 与现有方法比较，该方法具有较好的稳定性和较快的收敛性．冈此可以广泛应用于以落锤式弯沉仪(}聊)为路 面检测J二具无损检测与评价卜．H而为进一步快建、有效评定路面的承载力提供了依据。 关键词 路面 落锤式弯沉仪(Fwn)系统识男0方法 样条半解析法 反演 01 中围分类号：U416 文献标识码：A 文童编号：10(30131X(2002)034)031t06 文献。7]提出采用等参有限元分析空间问题，但由 1 引 言 于单元过多．方法难于在工程上应用。文献18]提 出选择一次样条函数作为半解析法中的插值函数，选 目前，落锤式弯沉仪(肼D)已广泛应用于路面 择付里叶级数作为半解析半数值的方法中的解析函数 的无损检测与评价等方面。通常人们采用的是拟静力 族，利用付里叶级数的正交性，将三维问题简化为一 分析方法，即以各传感器所测得的最大位移的连线作 维问题处理，从而大幅度降低了计算量。 为路面信息，通过静力分析反演路面结构的特性”’“。 本文在文献[8j的理论基础上，提出分析窑间 这样包含在IWeD产生的荷载和位移信号中的很多信层状路面动力时域响应的样条半解析法，结果表明， 息未得到利用，且静力分析中忽略了惯性、阻尼和共 它是·个实用而有效的方法。在此基础上，针对落锤 振等动力因素的影响。显然这种方法不能正确反映路 式弯沉仪(FWD)的动力荷载的时程曲线，建立了路 面在落锤式弯沉仪(FWD)动力荷载的受力特点。因面材料性能时域反演的加速收敛算法。并对落锤式弯 此，如何简便，真实确定路面材料参数一直是工程界 沉仪(FWD)所测现场时程曲线在时域下进行动力反 演分析，从而确定路面的结构参数。为应用落锤式弯 和学术界长期关注的课题。文献[3]．[4]分别提出 了，粘弹性层状地基的动力时域和频域反分析方法。在 沉仪(FWD)快速、有效评价路面提供一条有效的途 径。 时域反分析方法中，由于采用时程分析方法进行动力 有限元计算需要耗费较长的时间，而动力反分析通常 2路面的力学模型 耍数次凋用计算模型，因此快速有效地对路面模量进 行反演仍未很好地得到解决。 假设路面在沿深度的方向上分成Ⅳ个水平层， 另一方面，对于路面的力学模型的分析大都以空 厚度为h。，结点