بررسي تاثيرخطاي برآورد ورودي‌هاي طراحي روسازي بر روي خطاي پيش‌بيني عمر روسازي بابهره گيري از روش شبيه‌سازي مونت كارلو

The effect of error in estimation of input parameters on predicting error of pavement life using Monte Carlo Simulation method

طرح روسازي‌ در روش‌هاي مكانيكي- تجربي در معمول بر پايه فرض‌هايي مانند ويژگي‌هاي لايه‌هاي روسازي(ضخامت، ضريب كشساني، ضريب پواسون و ...)، بارگذاري(وزن محور، مختصات چرخها، شمار تكرار و ...) و همچنين سازوكار‌هاي گوناگون خرابي براي مصالح مختلف انجام مي‌شود. به حقيقت پيوستن همه فرض‌ها در طراحي روسازي براي مطالعه عملكرد آن در سال‌هاي مختلف بهره‌برداري به دليل وجود خطا در پيش‌بيني آمد و شد خودروهاي گوناگون، نبود تعيين دقيق ويژگي‌هاي مصالح با توجه به هزينه بسيار زياد برخي از اين آزمايش‌ها و همچنين خطاها و محدوديت‌ها در مرحله اجرايي امكان‌پذير نمي‌باشد. وجود خطا در عامل‌هاي‌ ورودي طراحي روسازي سبب شده است تا در روش‌هاي جديد طراحي روسازي وابسته به روش مكانيكي– تجربي، فرآيند طراحي روسازي بصورت يك فرآيند غيرقطعي مطرح شود تا از اين راه بتوان اثر خطاي عامل‌هاي ورودي طراحي را بر خطاي عامل‌هاي عملكردي روسازي بررسي و در نهايت قابليت اطمينان طرح را وارسي كرد. با توجه به محاسبات پيچيده مورد نياز در روش‌هاي مكانيكي – تجربي براي تحليل و پيش‌بيني عمر روسازي ، روش‌هاي سنتي بر پايه مشتق‌گيري را نمي‌توان براي تعيين خطاي عامل‌هاي عملكردي روسازي مورد استفاده قرار داد. در اين مقاله تاثير خطاي عامل‌هاي مختلف طراحي روسازي(ضريب كشساني، ضريب پواسون، ضخامت لايه‌ها و فشار چرخ) بر روي خطاي پيش‌بيني عمر خستگي و شيار‌شدگي روسازي با استفاده از روش شبيه‌سازي مونت كارلو)Monte Carlo (مورد بررسي قرار گرفته و اثرهاي هر يك از عامل‌هاي ارايه شده است.براي اين منظور با در نظر گرفتن سه مقطع روسازي با ظرفيت سازه‌اي متفاوت، درجه اهميت هر يك از عامل‌هاي ورودي بر روي قابليت اطمينان عمر خستگي و شيارشدگي مشخص شده است. همچنين، امكان استفاده از روش شبيه‌سازي مونت كارلو در گسترش رابطه‌هايي براي پيش‌بيني خطاي عمر شيارشدگي و خستگي روسازي به گونه‌اي كه نياز به شبيه‌سازي‌هاي آينده نباشد، بررسي شده است.

Pavement design using mechanistic-empirical methods is often carried out based on the some assumptions for pavement layerʹs properties (thickness, elastic modulus, Poissonʹs ratio and ….), loading properties(axial weight, tire coordinates, number of repetitions and …) and also the failure mechanism for different materials. Fulfillment of these assumptions for evolution of pavement performance during service life is impossible. This is because of the uncertainty in the traffic preaiction of different vehicles,problem ofprecise determination of material specifications due to high cost of some tests and also errors and limitations in the construction phase. The error Existance in the estimation of input pavement design parameters leads to the probabilistic procedure. for the pavement design This helps the designer to study the influence of uncertainty of input parameters on the pavement performance parameters and finally controlling the design reliability. Because of the complicated computations for pavement analysis and its performance prediction, classical methods based on the deviation are not applicable to the reliability analysis of pavement performance. In this paper, the effect of the error in estimating the different input parameters of pavement design (elastic modulus, thickness and tire pressure) on prediction error of the fatigue and rutting life is studied using Monte Carlo Simulation method. For this purpose, three pavement sections with different structural capacity were considered and importance of each input parameter on prediction error of fatigue and rutting lifehave been prioritized. The possibility of using Monte Carlo simulation to develop some relationships to estimating the pavement rutting and fatigue life error has been explored. These relationships can be applied for future reliability analysis without using simulation