基于LTPP检测数据的水泥混凝土路面抗滑性能变化规律及其应用

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水泥混凝土路面在我国有着十分优越的发展前景,抗滑性能是表征水泥混凝土路面工作性的最重要的内容之一。我国对于水泥混凝土路面抗滑性能的研究,大多数是采用室内试验模拟的方法,从路面的宏微观构造去研究抗滑性能的衰减规律。我国没有抗滑性能的长期变化追踪体系、缺乏长年的有关路面抗滑能力、事故发生率等检测与统计数据,因此很难全面深入地研究在真实的路面服役环境中,在路面本身材料因素、外部环境因素、交通荷载因素的综合作用下,路面的抗滑性能的变化趋势。本文借助美国LTPP数据库中有关水泥混凝土路面的检测数据对水泥混凝土路面的抗滑性能进行了研究。主要研究内容及成果如下:(1)结合国内外参考文献,从轮胎-路面相互作用角度出发,研究分析了目前国际上应用较为广泛的路面抗滑性能预测模型:Penn State模型、Rado模型和PIARC模型,将轮胎和路面间的相互作用力总结为四种力,明确了路面抗滑性能的产生机理。(2)通过对水泥混凝土路面抗滑机理的理论分析,并考虑到现实中路面服役环境的复杂性,提出影响路面抗滑性能的诸多因素,从美国LTPP数据库中提取相关因素的数据,并对数据进行预处理及相关性分析,依据相关性系数的高低筛选出影响路面抗滑性能的主要参数,并建立了水泥混凝土路面抗滑性能影响因素数据库。(3)基于MATLAB软件,利用神经网络强大的多元非线性拟合的能力及构建好的数据库,将路面的抗滑性能值作为唯一的输出层,将各影响因素作为输入层建立了路面抗滑性能BP神经网络预测模型,并通过敏感性分析研究了路面抗滑性能随各影响因素的变化规律。(4)对比分析了中国和美国路面抗滑性能测量方法,建立了中美路面抗滑性能指标与的转化关系式;通过对已有关于路面抗滑性能与事故率的成果及国外的路面抗滑性能管理标准进行总结归纳,得出了美国路面抗滑性能指标的评价标准,利用路面抗滑性能BP神经网络预测模型的预测数据,得出了与的转化关系式,然后结合与的转化关系式,最终得出了我国路面抗滑性能指标评价标准,并利用成果对我国有关路面抗滑性能的设计规范与评定标准进行了评价。
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