考虑层间接触状态的路面动力响应解析解及参数反演

来源：中国血液净化杂志2021年第5期北京时间：

作者：张军辉, 范海山, 张石平, 刘杰

单位：1. 长沙理工大学 公路养护技术国家工程实验室, 湖南 长沙 410114;2. 长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410114"],"fundList_en":["Development Project of National Major Scientific Research Instrument (51927814); National Science Fund for Distinguished Young Scholars (52025085); National Natural Science Foundation of China (51878078)

摘要：为了对现有路面结构FWD检测技术的改进提供相关参考，并进一步完善路面结构质量评价体系，从轴对称动力平衡方程出发，应用Hankel-Laplace积分变换，推导了考虑路面材料横观各向同性特性和路面结构层间接触状态的路面结构力学响应解析解，结合传递矩阵法提出了一种路面结构力学响应快速计算方法，并通过与ABAQUS计算结果的对比验证了所提理论推导的正确性。在此基础上，随机生成6 728组不同竖向模量、模量比、层间滑移系数以及结构层厚度的路面结构，计算其在FWD脉冲荷载作用下的表面位移响应，并应用BP神经网络以及实数编码的多种群遗传算法反演路面结构参数。研究结果表明：对BP神经网络而言，仅土基材料参数以及各结构层竖向模量的预测结果相对较为理想，其相关系数在0.75以上；较BP神经网络的预测结果，实数编码的多种群遗传算法对竖向模量的预测精度有了较大提高，相关系数基本达到0.95以上。但无论采用何种反演方法，对模量比以及层底滑移系数的预测效果均不理想。综上所述，所提出的解析解以及计算方法具有较高的计算精度以及较好的数值稳定性，能够实现路面结构力学响应的快速计算；同时，在进行路面参数反演计算时，应考虑路面结构的层间不完全连续状态以及材料的横观各向同性；而仅依靠路表弯沉数据进行参数反演的结果并不理想，有必要对现有检测技术进行相关改进。

关键词：道路工程,参数反演,传递矩阵,路面结构,层间接触,BP神经网络,遗传算法

基金资助：国家重大科研仪器研制项目（51927814）；国家杰出青年科学基金项目（52025085）；国家自然科学基金项目（51878078）