撓度回算值校正係數建立之研究

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溫建源(Jian-Yuan Wen ) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程研究所

論文名稱

撓度回算值校正係數建立之研究
(The Sudy of Developing the Adjustment Factor of Backcalculated Resilient Modulus)

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摘要(中)

依1993年AASHTO柔性鋪面加鋪設計所述，由校估後撓度值回算求得之回彈模數，並不等於在試驗室利用重覆載重試驗量測而得之回彈模數，建議以一係數校正之，方能獲得鋪面結構強度SNeff以進行柔性鋪面加鋪設計。本研究之目的即利用中央大學發展之本土化撓度值校估模式及中央大學試驗道路之相關試驗結果，進行校估後撓度值與回算值之相關性分析及回算值校正係數建立之本土化研究，最後進行柔性鋪面加鋪設計應用之分析及探討，藉以提供公路養護單位對於FWD在柔性鋪面加鋪設計上的有效運用。
對於校估後撓度值與回算值之相關性分析，本研究採用人工神經網路以進行分析，經利用倒傳遞神經網路訓練分析結果顯示，應用人工神經網路進行之相關性分析結果頗佳。對於鋪面各結構層回算值校正係數之建立，因瀝青混凝土之回彈模數係隨溫度而改變之溫感性材料，且本研究採用校估至瀝青混凝土有效溫度為25℃之撓度值進行後續分析，故將瀝青混凝土層之試驗室25℃回彈模數值，與FWD之回算值結果進行比較，以建立瀝青混凝土層有效溫度為25℃之回算值校正係數；而粒料級配及路基土壤之回彈模數係隨應力而改變之非線性材料，故本研究利用有限元素程式ABAQUS建立一2D軸對稱柔性鋪面有限元素模型，分析有限元素模型在承受FWD衝擊式動態載重下之粒料級配基層及路基土壤應力值，再依此應力值求解試驗室之非線性回彈模數值，與FWD之回算值結果進行比較後，即可建立粒料級配基層及路基土壤回算值之校正係數。由回算值校正係數分析結果得知，瀝青混凝土層為0.67、粒料級配基層為1.48，而路基土壤為1.10。

摘要(英)

According to the 1993 AASHTO Guide for Design of Pavement Structure, the moduli calculated by adjusted deflection basins are not equal to the resilient moduli measured in the laboratory. It’s suggested that the adjusted moduli should be modified by the factor that is a function of structure number for overlay design in the Guide. The principal intention of this study is to develop the adjustment factors of backcalculated resilient moduli. Besides, the correction between adjusted deflection basins and backcalculated resilient moduli is another emphasis. The above-mentioned locally deflection adjusted model was developed from Nation Central University Test Road. According to the modified model, it provides effective application of Falling Weight Deflectometer (FWD) on overlay design in Taiwan.
Artificial Neural Network is used as a methodological tool to develop the correction between adjusted deflection basins and resilient moduli, and the trained results illustrate the method considerably well.
In order to develop adjustment factors of backcalculated resilient moduli of pavement structure layers, this study compares resilient moduli measured in the laboratory with backcalculated resilient moduli of FWD. Besides, this research analyzed the stress state of the granular subbase material and subgrade soil by Finite Element Method, in accordance with FWD dynamic loads to obtain the resilient moduli of laboratory. Comparing with backcalculated resilient modulus of FWD, this research develops adjustment factors of granular subbase and subgrade soil. The result of the adjustment factors show the factor is 0.67 for asphalt concrete mixture, 1.48 for granular subbase, and 1.10 for subgrade soil.

關鍵字(中)

★ 加鋪設計
★ 回算值校正係數
★ 撓度值

關鍵字(英)

★ adjustment fac
★ deflection basin
★ overlay design

論文目次

目錄
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．III
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．VI
第一章緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 研究動機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2 研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.3 研究流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
第二章文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1 柔性鋪面加鋪設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1.1 加鋪設計法則．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1.2 AASHTO柔性鋪面加鋪設計．．．．．．．．．．．．8
2.1.3 柔性鋪面刨除加鋪設計法．．．．．．．．．．．．．13
2.2 撓度值校估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
2.3 撓度值與回算值之相關性分析．．．．．．．．．．．．．19
2.4 回算值校正係數．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.5 鋪面結構分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.5.1 多層彈性理論．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.5.2 有限元素法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
第三章校估後撓度值與回算值之相關性分析．．．．．．．．．33
3.1 撓度指標分析法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
3.1.1 撓度指標選取．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
3.1.2 撓度指標分析結果．．．．．．．．．．．．．．．．35
3.2 人工神經網路分析法．．．．．．．．．．．．．．．．．38
3.2.1 人工神經網路．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
3.2.2 倒傳遞網路分析結果．．．．．．．．．．．．．．．40
第四章回算值校正係數之建立．．．．．．．．．．．．．．．47
4.1 有限元素模型之建立與驗證．．．．．．．．．．．．．．47
4.1.1 鋪面尺寸分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．48
4.1.2 網格疏密分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．56
4.1.3 元素型式分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．66
4.2 非線性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71
4.3 動態載重分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75
4.4 校正係數建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80
4.4.1 瀝青混凝土層．．．．．．．．．．．．．．．．．．80
4.4.2 粒料級配基層及路基土壤．．．．．．．．．．．．．82
4.4.3 敏感性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85
第五章柔性鋪面加鋪設計應用之分析及探討．．．．．．．．．86
第六章結論與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．96
6.1 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．96
6.2 建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．98
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．100
圖目錄
圖2.1 d0撓度值校估(粒料或瀝青處理底層) ．．．．．．．．．．12
圖2.2 d0撓度值校估(水泥或卜作嵐處理底層) ．．．．．．．．．13
圖2.3 中央大學試驗道路配置圖．．．．．．．．．．．．．．．17
圖2.4 中央大學試驗道路結構斷面圖．．．．．．．．．．．．．18
圖2.5 三種鋪面結構之回算值比較．．．．．．．．．．．．．．27
圖2.6 鋪面n層結構系統示意圖．．．．．．．．．．．．．．．28
圖3.1 倒傳遞網路模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
圖3.2 網路學習及應用過程．．．．．．．．．．．．．．．．．41
圖3.3 神經網路架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
圖3.4 訓練結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
圖3.5 訓練樣本RMS Error．．．．．．．．．．．．．．．．．45
圖3.6 訓練樣本Correlation．．．．．．．．．．．．．．．．．46
圖3.7 網路輸出值與訓練目標值關係圖．．．．．．．．．．．．46
圖4.1 水平方向尺寸分析之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．53
圖4.2 水平方向尺寸分析差異百分比．．．．．．．．．．．．．54
圖4.3 水平方向尺寸分析(採無限軸對稱邊界元素)之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54
圖4.4 水平方向尺寸分析差異百分比(採無限軸對稱邊界元素)．．55
圖4.5 垂直方向尺寸分析(採無限軸對稱邊界元素)之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
圖4.6 垂直方向尺寸分析差異百分比(採無限軸對稱邊界元素)．．56
圖4.7 載重區域網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．．．．60
圖4.8 載重區域網格疏密分析差異百分比．．．．．．．．．．．61
圖4.9 瀝青混凝土層網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．．61
圖4.10 瀝青混凝土層網格疏密分析差異百分比．．．．．．．．62
圖4.11 粒料級配基層網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．62
圖4.12 粒料級配基層網格疏密分析差異百分比．．．．．．．．63
圖4.13 路基土壤第一個有限層網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
圖4.14 路基土壤第一個有限層網格疏密分析差異百分比．．．．64
圖4.15 路基土壤第二個有限層網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64
圖4.16 路基土壤第二個有限層網格疏密分析差異百分比．．．．65
圖4.17 路基土壤第三個有限層網格疏密分析之鋪面有限元素模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65
圖4.18 路基土壤第三個有限層網格疏密分析差異百分比．．．．66
圖4.19 有限立方體軸對稱元素(CAX4) ．．．．．．．．．．．66
圖4.20 有限立方體軸對稱元素(CAX8及CAX8R) ．．．．．．．67
圖4.21 無限軸對稱邊界元素(CINAX4及CINAX5R) ．．．．．．67
圖4.22 面層最大撓度元素型式分析差異百分比．．．．．．．．69
圖4.23 面層底部張應變元素型式分析差異百分比．．．．．．．69
圖4.24 路基頂部壓應變元素型式分析差異百分比．．．．．．．70
圖4.25 元素型式分析差異百分比總和．．．．．．．．．．．．70
圖4.26 典型黏性土壤材料之回彈模數與軸差應力關係圖．．．．72
圖4.27 不同非線性分析方法之撓度盤比較．．．．．．．．．．72
圖4.28 KENLAYER模式-分割法．．．．．．．．．．．．．．．74
圖4.29 KENLAYER模式-不分割法．．．．．．．．．．．．．．74
圖4.30 FWD動態載重歷時圖．．．．．．．．．．．．．．．．79
圖4.31 FWD動態載重與面層最大撓度值之關係圖．．．．．．．79
圖4.32 現地FWD量測值與FWD靜態載重及動態載重之比較圖．80
圖4.33 現地FWD量測值與FWD動態載重及動態載重非線性分析之比較圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84
圖5.1 JILS-FWD現地撓度試驗(一) ．．．．．．．．．．．．．91
圖5.2 JILS-FWD現地撓度試驗(二) ．．．．．．．．．．．．．91
圖5.3 現地鑽心試驗以量測瀝青混凝土層厚度．．．．．．．．．92
圖5.4 瀝青混凝土層中間點溫度量測．．．．．．．．．．．．．92
表目錄
表2.1 非破壞性撓度施測間距建議表．．．．．．．．．．．．．7
表2.2 FWD撓度值校估模式．．．．．．．．．．．．．．．．18
表2.3 各分析模式之優缺點．．．．．．．．．．．．．．．．．20
表2.4 瀝青混凝土層回算值校正係數．．．．．．．．．．．．．25
表2.5 未經處理之級配料及路基土壤回算值校正係數．．．．．．25
表2.6 路基土壤回算值校正係數．．．．．．．．．．．．．．．26
表3.1 各層回彈模數與直接指標之判定係數．．．．．．．．．．36
表3.2 各層回彈模數與曲率指標之判定係數．．．．．．．．．．36
表3.3 各層回彈模數與形狀因子指標之判定係數．．．．．．．．37
表3.4 各層回彈模數與斜率指標之判定係數．．．．．．．．．．37
表3.5 各層回彈模數與倒數指標之判定係數．．．．．．．．．．37
表3.6 各層回彈模數與矩形面積指標之判定係數．．．．．．．．37
表3.7 各層回彈模數與梯形面積指標之判定係數．．．．．．．．37
表3.8 類神經網路模式簡表．．．．．．．．．．．．．．．．．39
表3.9 分析參數設定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
表3.10 過度訓練現象判斷．．．．．．．．．．．．．．．．．44
表4.1 各層材料之性質．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
表4.2 載重之特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
表4.3 兩選擇方案所需分析時間．．．．．．．．．．．．．．．52
表4.4 各分割層材料性質．．．．．．．．．．．．．．．．．．75
表4.5 非線性回彈模數比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．75
表4.6 動態分析之材料性質．．．．．．．．．．．．．．．．．78
表4.7 瀝青混凝土面層及處理底層之試驗室25℃回彈模數值．．81
表4.8 動態載重非線性分析之材料性質．．．．．．．．．．．．84
表4.9 動態載重非線性回彈模數．．．．．．．．．．．．．．．84
表4.10 敏感性分析結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．85
表5.1 現地撓度試驗相關結果．．．．．．．．．．．．．．．．93
表5.2 校估後撓度值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93
表5.3 人工神經網路分析法所推論之各層回彈模數結果．．．．．94
表5.4 校正後回算值及現存鋪面有效結構數．．．．．．．．．．94
表5.5 I305測站交通量調查資料(民國88年) ．．．．．．．．．94
表5.6 科羅拉多州之EWL常數．．．．．．．．．．．．．．．94
表5.7 殘餘壽年分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95
表5.8 未來交通需求所需之結構數及加鋪/刨除加鋪所需厚度．．95

參考文獻

1.張記恩，「撓度試驗數據處理與路面結構指標之結合運用」，淡江大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十六年六月。

2.AASHTO, “AASHTO Guide for Design of Pavement Structures,” American Association of State Highway of State Highway and Transportation Officials, 1993.
3.Huang Y. H., “Pavement Analysis and Design,” Prentice-Hall, Inc., 1993.
4.陳又菁，「鋪面撓度值在養護整修策略上之應用」，台灣大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十二年六月。

5.張家瑞，「建立台灣地區瀝青路面網級養護管理系統－以公路局中壢工務段為例」，中央大學土木工程研究所博士論文，中華民國九十年一月。

6.Michalak C. H., Scullion T., “Modulus 5.0：User’s Manual,” Texas Department of Transportation, November 1995.
7.Wimsatt A. J., ”Direct Analysis Methods for Falling Weight Deflectometer Deflection Data,” TRR1655, pp135-144, 1999.
8.藍義隆，「水對路面結構強度影響之研究」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十六年六月。

9.鐘偉逞，「應用衝擊式撓度儀觀測路面結構強度之研究」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十九年六月。

10.Kim Y. R., Hibbs B. O., Lee Y. C., “Temperature Correction of Deflections and Backcalculated Asphalt Concrete Moduli,” TRR1473, pp55-62, 1995.
11.鐘美娟，「衝擊式撓度指標評估路面強度之研究」，台灣大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十六年六月。

12.賴登明，「以穩態撓度指標評估路面強度之研究」，台灣大學土木工程研究所博士論文，中華民國八十一年六月。

13.Chen D.H., Bilyeu J., Lin H. H., Murphy M., “Temperature Correction on Falling Weight Deflectometer Measurements,” TRR1716, pp30-39, 2000.
14.胡光復、周家蓓、張德文，「穩態非破壞性檢測法於鋪面工程之應用」，第七屆鋪面工程研討會論文集，第361-370頁，中華民國八十二年十二月。
15.U.S. Department of Transportation FHWA, “Pavement Deflection Analysis Participant Workbook,” NHI Course No.13127, 1994.
16.Von Quintus H. L., Killingsworth B. M., “Comparison of Laboratory and Insitu Determined Elastic Layer Moduli,” TRB1998.
17.Nazarian S., Rojas J., Pezo R., Yuan D., Abdallah I., “Relating Laboratory and Field Moduli of Texas Base Materials,” TRB1998.
18.Shoukry S. N., William G. W., “Performance Evaluation of Backcalculation Algorithms Through Three-Dimensional Finite-Finite-Element Modeling of Pavement Structures,” TRR1655, pp152-160, 1999.
19.黃俊英箸，「多變量分析<第七版>」，中國經濟企業研究所，中華民國八十九年。
20.葉怡成編箸，「類神經網路模式應用與實作」，儒林圖書有限公司，中華民國八十九年。
21.蘇木春、張孝德編箸，「機器學習：類神經網路、模糊系統以及基因演算法則」，全華科技圖書股份有限公司，中華民國八十八年。
22.張家瑞、洪境聰、林志棟，「以人工神經網路分析柔性鋪面狀況品質指標之研究」，八十八年電子計算機於土木水利工程應用研討會論文集，第1117-1126頁，中華民國八十九年。
23.蔡怡宗，「三維有限元素法與類神經網路應用於柔性鋪面彈性模數回算之研究」，成功大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十八年六月。

24.林樹豪，「瀝青混凝土永久變形之評估與預測」，成功大學土木工程研究所博士論文，中華民國八十八年六月。

25.Reddy J. N., “An Introduction to The Finite Element Method,” McGraw-Hill, Inc. ,1993.
26.張瑞宏，「有限元素法上課筆記」。
27.馮天正，「三維有限元素應用於柔性鋪面之非線性分析」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十九年六月。

28.鄭榮和，「ABAQUS研習會講義」。
29.ABAQUS, Finite Element Computer Program. Version 5.8-19, Hibbitt, Karlsson & Scrensen, U.S.A, 1998.
30.蕭志銘、林樹豪、李梓賢，「三維有限元素法於柔性鋪面之應用」，第十屆鋪面工程學術研討會論文集，第563-572頁，中華民國八十八年。
31.DAS原著，周毅、洪明瑞共譯，「大地工程原理」，高立圖書有限公司，中華民國八十五年六月十日三版二刷。
32.林永盛編箸，「基礎結構動力(下冊)」，文笙書局，中華民國八十六年。
33.Uddin W., Dingming Z., Fernandez F., “Finite Element Simulation of Pavement Discontinuities and Dynamic Load Response,” TRR1448, pp100-106.
34.Scullion T., Uzan J., Paredes M., “MODULUS：A Microcomputer-Based Backcalculation System,” TRR1260, pp180-191.
35.Qnet2000 User’s Manual, Vesta Services, Inc., USA.
36.Zaghloul S., White T., “Use of a Three - Dimensional,Dynamic Finite Element Program for Analysis of Flexible Pavement,” TRR1388, pp60-69.
37.Sebaaly B. E., Mamlouk M. S., Davies T. G., “Dynamic Analysis of Falling Weight Deflectometer Data,” TRR 1070, pp63-68.
38.周芳如，「柔性鋪面三維有限元素法分析模型之建立及其應用」，成功大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十七年六月。

39.李梓賢，「三維有限元素法於柔性鋪面之應用」，成功大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十七年六月。

40.Lee Y. C., “Condition Assessment of Flexible Pavements Using FWD Deflections,” Dissertation of Civil Engineering Department North Carolina State University, 1997.
41.Harichandran R. S., Baladi G.Y., “MICHPAVE User’s Manual (Version 1.2 for DOS),” Department of Civil and Environmental Engineering Michigan State University, 1995.
42.Harichandran R. S., Yeh M. S., Baladi G. Y., “MICH-PAVE：A Nolinear Finite Element Program for Analysis of Flexible Pavements,” TRR1286, pp123-131.
43.劉明樓、黃建維，「三維非線性有限元素法於柔性路面之結構分析」，第十屆鋪面工程學術研討會論文集，第475-484頁，中華民國八十八年。
44.郭振銘、黃建維，「以ABAQUS建立底層非線性材料程式」，中華民國第四屆鋪面材料再生學術研會。第304-311頁，中華民國八十九年。
45.Clough R. W., Penzien J., “Dynamics of Structures,” McGraw-Hill, Inc., 1975.
46.Zhou H., Hicks R. G., Bell C. A., “BOUSDEF：A Backcalculation Program for Determining Moduli of a Pavement Structure,” TRR1260, pp166-179.
47.吳盛崑，「公共設施管線工程挖掘道路問題之研究」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十七年八月。

48.陳進，「路基土壤回彈模數(Mr)特性之研究」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國七十六年八月。

49.「交通量調查資料」，交通部公路局第一區工程處中壢工務段。
50.陳惠華，「重車對路面結構之影響」，中央大學土木工程研究所碩士論文，中華民國八十七年八月。

指導教授

林志棟(Jyh-Dong Lin)

審核日期

2001-7-3

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