沥青混合料车辙试验动稳定度指标的概率分布及可靠性分析.doc

沥青混合料车辙试验动稳定度指标的概率分布及可靠性分析 沥青混合料车辙试验动稳定度指标的 概率分布及可靠性分析 施权君 (广西交通投资集团南宁高速公路运营有限公司,广西南宁530022) 摘要:目前沥青混合料设计中的高温性能指标要求是一种均值的概念,对于工程质量控制而言只有50%的可靠度, 是明显偏低的.为了研究沥青混合料高温性能指标的可靠性并提出具有一定可靠度水平的高温性能指标要求,采用 Shapiro—Wilk检验法分析了几种不同沥青面层材料的室内标准车辙试验和现场抽检车辙试验的概率分布.结果表明: 车辙试验的动稳定度指标部分服从正态分布,全部服从对数正态分布,并根据应力一强度干涉理论计算了不同可 靠度水平,不同变异水平下沥青混合料高温性能评价指标的可靠度系数,最后参考规范要求提出了不同等级公路的高 温性能指标控制标准,为从概率角度控制工程质量提供了依据. 关键词:车辙试验;可靠性;概率分布;动稳定度;沥青混合料 中图分类号:U416.217文献标识码:B 随着交通荷载的增加,对沥青混合料高温性能的 要求也越来越高,虽然一些高等级公路在材料设计中 提高了高温性能指标的要求,但仍会产生车辙病害, 原因之一就是车辙指标的可靠性不足.目前沥青混合 料设计中的高温性能指标要求是一种均值的概念,从 安全性角度来看,只有50%的可靠度,这对于工程 质量控制而言是明显偏低的.因此,进行沥青混合料 高温性能指标的可靠性分析并提出具有一定可靠度水 平的高温性能指标,对于满足不同等级,不同交通量 水平下道路的使用要求是十分必要的. 参数的概率分布检验是路面结构可靠性分析的重 要环节,要分析路面设计的可靠性,首先要了解各个 设计参数的概率分布情况,而各参数(随机变量) 的分布规律往往是未知的,一般可经过反复观测分 析,对其形成一般推测的认识.现有研究表明,土基 回弹模量,路面结构层材料的抗压回弹模量等主要符 合对数正态分布;路面结构层材料的抗压强度,劈裂 强度,厚度,实测回弹弯沉等主要符合正态分布;半 刚性材料的抗弯拉强度符合正态分布和对数正态分 布,半刚性材料的疲劳寿命符合对数正态分布和威布 尔分布;容许弯沉,实际弯沉,容许弯拉应力和实际 弯拉应力4个设计指标以正态分布和对数正态分布为 主,且大多数以正态分布为主.可见,路面结构参数 基本上符合正态分布或者对数正态分布,所以对于车 辙试验所得到的动稳定度指标主要进行这两种分布的 作者简介:施权君(1979一),男,广西田林人,工程师. 检验. 1参数概率分布的假设检验方法 概率分布检验实际上反映了实测数据与假设分布 之间拟合的优劣程度.在概率分布正态性假设检验中 最常用的有检验法,K—S检验法,偏一峰检验法, 夏皮洛一威尔克(Shapiro—Wilk)检验法(简称 检验法)和爱泼斯一普利(Epps—Pulley)检验法 等.考虑到车辙试验动稳定度指标的数据特点,本文 主要选择检验法. 现行国家标准《数据的统计处理和解释正态性 检验》(GB/T4882—2001)中对于检验法进行了 详细的介绍.它是一个完全样本方差分析形式的检 验,检验统计量为样本次序统计量线性组合的平方与 通常的方差估计量的比值,适用于样本量为8≤n≤ 50的情况. 检验法是建立在次序观测值的基础上,将rt个 独立观测值按非降次序记为(1),(:),…,㈤,然 后计算S: 5=∑口^[)一㈨](1) 这里,下标k的取值根据n的奇偶性分别取1,2, … ,n/2(凡为偶数)或1,2,…,(n一1)/2(11, 为奇数),系数0可查阅相关的统计参数表. 检验统计量采用下式计算 2012年1期(总第85期)91 这里 : ,n nm:= ∑(一元) 在显着性水平Ot=P下,如果统计量的值小于 其P分位数(P=OL),则拒绝零假设,否则,接受零 假设.不同显着性水平下的P分位数可以查阅相关的 统计参数表而得到. 如先将原观测数据分别取对数,然后再按上述方 法进行正态性检验,且检验结果符合正态分布,则原 观测数据符合对数正态分布. 2车辙试验概率分布的检验 2.1检验过程 本文以某工程SBS改性沥青AC10混合料16个 车辙试件的室内车辙试验结果(见表1)为例,研究 显着性水平=0.05时动稳定度参数的正态分布和对 数正态分布检验过程. 表1某工程SBS改性沥青AC10混合料车辙试验结果 试件编号动稳定度/次?mm试件编号动稳定度/次?mm27Ooo1O15750 39o00l17875 47000l21050o 55250139000 6630o149000 742001512600 87875166300 这里n:16,在显着性水平Ot=0.05时,查相关 统计参数表可知,检验统计量的P分位数为 0.887,