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基于大数据技术的沥青路面永久变形的影响因素分析

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状与大数据技术

1.2.1 车辙的产生与发展

1.2.2 影响因素与作用机理

1.2.3 数据挖掘与大数据技术

1.3 研究思路与内容

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究内容

第二章 基于大数据技术的数据获取与预处理

2.1 LTPP项目与数据库

2.1.1 LTPP项目

2.1.2 LTPP数据库

2.1.3 LTPP模块与网站

2.2 车辙影响因素分析与数据获取

2.2.1 影响因素划分

2.2.2 路段基本数据

2.2.3 环境温度数据

2.2.4 交通荷载数据

2.3 车辙数据预处理与评价指标确立

2.3.1 车辙检测技术

2.3.2 车辙评价方法与指标

2.3.3 车辙检测方法对比

2.3.4 车辙检测宽度对比

2.4 本章小结

第三章 结构材料组合因素与抗车辙性能分析

3.1 SPS-1试验介绍与路段选定

3.2 路面结构均匀性与抗车辙性能

3.2.1 横向结构不均匀

3.2.2 纵向结构不均匀

3.2.3 路段车辙指标代表值确定

3.3 路面结构与材料组合与抗车辙性能

3.3.1 影响因素分析

3.3.2 路面结构数据获取

3.3.3 面层厚度与抗车辙性能

3.3.4 基层材料与抗车辙性能

3.3.5 基层厚度与抗车辙性能

3.3.6 基层结构组合与抗车辙性能

3.4 本章小结

第四章 环境温度对路面车辙发展影响的分析

4.1 温度区域的划分与路段选定

4.1.1 SPS-8轻载交通路段

4.1.2 SPS-1重载交通路段

4.2 轻载交通下温度与车辙敏感性分析

4.2.1 温度数据的获取与分析

4.2.2 温度—车辙发展分析

4.3 重载交通下温度与车辙发展分析

4.4 本章小结

第五章 交通荷载与路面车辙发展影响的分析

5.1 轴载划分与路段选定

5.1.1 交通荷载数据的获取

5.1.2 荷载的时间相关性研究

5.2 荷载与车辙发展及最优路面结构组合

5.2.1 荷载对车辙发展

5.2.2 最优路面结构材料组合

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

随着中国公路里程不断增长,在重载交通、高温环境等因素作用下,沥青路面车辙问题日渐严重,严重影响道路交通安全和结构耐久性。目前针对车辙形成的影响因素分析主要是通过软件模拟、室内材料试验、室内环道试验及现场取芯等方式进行,此类方法从局部层面深入地分析了影响车辙的各类因素。本文基于大数据技术从车辙发展的全过程角度展开因素分析。
  首先,论文通过大量收集相关文献资料,深入分析各影响因素的时间特性与作用机理,提出以路面开放交通为时间节点,将新建沥青路面全生命周期内影响因素划分为本体抗力因素和外界作用因素,同时根据各因素与时间的相关性将各因素分为固定因素和时间相关因素,对沥青路面全生命周期的车辙发展过程展开研究。
  其次,通过SQL等工具对车辙横断面数据进行清洗筛选,利用分布式存储数据库管理系统SQL及Matlab软件深度挖掘LTPP数据库中车辙形成、发展的表现形式及各指标变化情况,并进行可视化分析。通过筛选出初始结构不均匀的路段,发现初始路面结构厚度不均匀对车辙局部差异影响较为明显。通过对不同路面结构材料组合与沥青路面车辙变化量之间的影响展开分析,分别发现面层、基层厚度、基层材料及组合对车辙发展影响均较为明显。
  再者,通过深度挖掘路段的环境温度数据,对比年平均气温,7天连续最高温度等指标对表征环境差异的敏感性,选取年平均气温来表征路面环境差异的指标。通过对比不同环境温度条件下的各路段车辙发展情况,发现在低温环境下,各路段产生车辙的几率几乎为零,在高温环境下,路段的车辙发展明显更为迅速,最终变化量也更大。通过深度挖掘路段的交通荷载数据,以历年平均累计当量轴载为指标表征交通荷载等级,通过对比不同等级交通荷载下的各路段车辙发展情况,发现荷载也明显影响车辙的产生与发展。
  最后以车辙深度为设计指标,提出轻载低温等四个交通荷载与环境温度组合的等级下的最优路面结构材料组合及养护指标,为中国的路面设计和养护决策提供参照。

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