مهندسی عمران فردوسی

مهندسی عمران فردوسی

ارزیابی اثر ویژگی های مصالح بر پاسخ دینامیکی روسازی انعطاف پذیر تحت بار FWD

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
چکیده
ارزیابی دقیق عملکرد سازه‌ای روسازی تحت بارگذاری دینامیکی آزمون افت‌وخیزسنج ضربه‌ای (FWD)، مستلزم در نظر گرفتن هم‌زمان ویژگی‌های پیچیده مصالح و شرایط بارگذاری است؛ موضوعی که در بسیاری از مطالعات پیشین به‌صورت محدود یا جداگانه بررسی شده است. در این پژوهش، با بهره‌گیری از آزمون افت‌وخیزسنج ضربه‌ای یک مدل اجزای محدود برای شبیه‌سازی دینامیکی پاسخ روسازی انعطاف‌پذیر توسعه داده شد. این مدل در قالب یک مورد عملی از یک روسازی در استان خوزستان به‌کار گرفته شد و پس از اعتبارسنجی، تأثیر عواملی نظیر تحلیل دینامیکی، ویژگی ویسکوالاستیسیته لایه آسفالتی، ویژگی ناهمسانگردی و غیرخطی بودن مصالح غیرآسفالتی و حضور سنگ بستر بررسی شد. جهت لحاظ ‌کردن خواص غیرخطی و ناهمسانگردی مصالح، یک کد نوشته شده با فرترن به مدل افزوده شد. نتایج نشان داد که اثر تحلیل دینامیکی می‌تواند خصوصا در دماهای بالا مقدار خیز روسازی را تا 44 درصد افزایش دهد. همچنین اثر ویژگی ویسکوالاستیک منجر به افزایش مقادیر خیز تا 27 درصد نسبت به حالت الاستیک شد. همسانگردی عرضی نیز تا 15 درصد افزایش در پاسخ خیز روسازی ایجاد نمود و با افزایش بیش از 50 درصدی پاسخ‌های بحرانی، منجر به پیش‌بینی عمر خستگی کوتاهتر و عمق شیارشدگی بیشتر شد. از سوی دیگر نتایج نشان داد درنظرگرفتن مدول غیرخطی به ویژه در لایه اساس منجر به تغییرات چشم‌گیر پاسخ‌های بحرانی می‌شود. حضور سنگ بستر نیز در عمق کمتر از 4 متر بر پاسخ دینامیکی سازه به ویژه در نقاط دور از مرکز بارگذاری مؤثر است. این مدل‌سازی می‌تواند مبنایی برای بهبود تحلیل پاسخ روسازی تحت بارگذاری FWD فراهم آورد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of the Effect of Material Properties on the Dynamic Response of Flexible Pavement under FWD Loading

نویسندگان English

Farzaneh Ghadyani Nezhad Razaki
Mohammadreza Khanmohammadi
Mahdi Shojaei
Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده English

A precise evaluation of pavement structural performance under the dynamic loading of the Falling Weight Deflectometer (FWD) requires simultaneous consideration of complex material properties and loading conditions—an issue often treated only partially in previous studies. In this research, a finite element model was developed to dynamically simulate the response of flexible pavement subjected to FWD loading. The model was applied in a case study of a pavement in Khuzestan Province, and after validation, the effects of dynamic analysis, viscoelastic asphalt properties, anisotropic and nonlinear behavior of unbound materials, and the presence of bedrock were investigated. To include nonlinear and anisotropic characteristics, a FORTRAN subroutine was coded and integrated into the model. Results showed that dynamic analysis could increase pavement deflection by up to 44%, especially at high temperatures. Considering viscoelastic properties increased deflection values by up to 27% compared to the elastic condition. Transverse isotropy caused up to a 15% rise in pavement deflection and more than a 50% increase in critical responses, leading to shorter fatigue life and greater rutting depth. Moreover, the nonlinear modulus, particularly in the base layer, significantly affected critical responses. The presence of bedrock at depths shallower than 4 meters also influenced the dynamic response, mainly at points distant from the load center. This modeling framework can serve as a basis for improving the analysis and interpretation of pavement behavior under FWD loading.

کلیدواژه‌ها English

Falling Weight Deflectometer (FWD)
dynamic analysis of flexible pavement
viscoelasticity
non-linear analysis
transversely isotropic
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.