モデリングはジオグリッドの利点を実証します

Apr 05, 2024

MnDOT の舗装設計ソフトウェア MnPAVE Flexible で使用するためのジオグリッドのモデリングが改善されたことで、舗装設計者はジオグリッドの有無にかかわらず、基礎上の舗装の剛性と弾性の現場試験をシミュレートできるようになります。 MnDOT は、最近の研究のモデリング結果を使用して、舗装耐用年数と骨材の厚さの観点からジオグリッドの利点を定量化する設計インプットを開発しています。

「この革新的な研究は、地盤の悪い地域の設計に特に有益です。 私たちはジオグリッドのメーカーと緊密に連携して、舗装内でのジオグリッドの動作を正確にシミュレートするコードを開発しました」と、MnDOT 舗装設計局の舗装コンピュータ アプリケーション エンジニアである Bruce Tanquist 氏は述べています。

ミネソタ州の多くの高速道路は柔らかい路床の上に建設されています。 これらの弱い路床は、道路舗装の寿命を縮めます。 過去には、舗装基礎を強化するために木材とセメントが使用されてきましたが、成功はまちまちでした。 しかし、過去 20 年間、ジオグリッドは既存の舗装構造を強化するための有益で費用対効果の高い方法であることが示されてきました。

ジオグリッドは、ベース内の骨材と噛み合う開口部を備えた硬いポリマーウェビングです。 材料は、通常、ベースの上部から 3 分の 2 の距離の、新し​​いまたは再生された骨材ベース内に配置されます。 残りの骨材を設置した後、アスファルトまたはコンクリートで道路を舗装します。

Geogrid は、骨材を所定の位置に固定することで骨材ベース層の剛性を高め、弾力性を向上させます。 ジオグリッドの利点は過去にも観察されていましたが、舗装設計目的では数値化されておらず、設計者は舗装設計時にその特性を計算に含めることができませんでした。 Geogrid は、計算されたメリットのない余分な出費とみなされることがありました。

2016年の研究では、機構設計におけるジオグリッドの利点を定量化することも任務とされていましたが、たわみ試験の結果は決定的なものではなく、骨材ベースでのジオグリッド使用の信頼できる設計要素を裏付けるものではありませんでした。

MnDOT 舗装設計者は、道路基礎でのジオグリッドの使用が舗装寿命にどのような影響を与えるかを示すモデルを要求しました。 研究者らは、新しいソフトウェアを使用して、さまざまな設計順列でのジオグリッドの挙動を評価し、MnDOT の舗装設計ソフトウェアである MnPAVE Flexible を使用して舗装性能に対するその利点を定量化しました。

更新されたソフトウェアは、ジオグリッド モデリング機能を拡張し、モデル化された非強化ベースとジオグリッド強化ベースをテストするために使用されました。 研究は、モデリングや MnPAVE への入力として役立つジオグリッド パラメーターを特定することから始まりました。 研究者らは、ジオグリッド メーカーと協力して、現場でモデリングに使用される三軸ジオグリッド (三角形の開口部を持つ) の物理的特性と特性を指定し、コード化しました。

その後、研究者はソフトウェア開発者と緊密に連携してモデリング機能を改良し、二軸ジオグリッド (長方形の開口部を持つ) に焦点を当てた以前の研究を拡張して三軸ジオグリッドを含め、ジオグリッドと集合体の可変パラメーターでのジオグリッドの動作をモデル化しました。

ジオグリッドと骨材のモデルは広範囲にテストされ、ジオグリッドと骨材の特性を調整し、動的コーンペネトロメータ (DCP) と軽量偏向計 (LWD) テストをシミュレートしました。 研究者らは、MnPAVE 設計ソフトウェアで使用するため、および舗装性能に対するジオグリッドの影響を定量化する設計要素を開発するために、ジオグリッドと集合パフォーマンスに関する数値モデリング結果を収集しました。

以前の研究による現場試験では、たわみ試験を行った各場所の下の特定の舗装構造と路盤状態が含まれていなかったため、詳細が不十分でした。 さらに、6 インチ x 12 インチの円筒内でジオグリッドの動作をテストすることでジオグリッドを評価する実験室テストでは、現場でのジオグリッド設置の寸法や形状との相関性が良好ではありませんでした。

効果的なモデリングは、ジオグリッドの利点を定量化するのに役立ちます。 この研究で開発されたモデリングは、骨材の厚さが 4 ～ 12 インチの 1 フィート四方のモデルで力を試験することにより、現場での検査と実験室での検査の間のギャップを効果的に橋渡しし始めました。これは、現場でのジオグリッドと骨材の挙動を推定するのにより適しています。 。