Load induced top-down fatigue cracking has been recognized recently as a major distress phenomenon in asphalt pavements. This paper presents a mechanics-based design framework in load and resistance factor design (LRFD) format for the top-down fatigue cracking performance evaluation of flexible pavements. This was achieved by enhancing further the hot mix asphalt fracture mechanics (HMA-FM) model through the incorporation of mixture morphology influence on key fracture properties, and incorporating partial safety factors to account for variabilities and uncertainties. The analysis framework was calibrated and validated using pavement sections that have high quality laboratory data and well documented field performance histories. Moreover, as traffic volume was identified in having a dominant influence on predicted performance, a further investigation was performed to establish and evaluate truck traffic characterization parameters effect on predicted results. A two-component reliability analysis methodology, which uses central composite design (CCD) based response surface approach for surrogate model generation and the first order reliability method (FORM) for reliability estimation was used for the development of the LRFD mechanics-based design framework. The effectiveness of the design framework was investigated through design examples, and the results have shown that the formulated partial safety factors have accounted effectively the variabilities involved in the design process. Further investigation was performed to establish the influence design inputs variabilities have on target reliabilities through case studies that combine input variabilities in a systematic way. It was observed from the results that the coefficient of variation (COV) level of the variability irrespective of the distribution type used have a significant influence on estimated target reliability. / Lastinducerade utmattningssprickor från ytan har nyligen identifierats som en betydande brottmekanism i asfaltbeläggningar. Denna avhandling presenterar ett mekanik-baserat ramverk i last- och motståndsfaktorer konstruktionsformat (LRFD) för utvärdering av utmattningssprickor från ytan för asfaltsbeläggningar. Detta uppnåddes genom att ytterligare förbättra brottmekanikmodellen för varmblandad asfalt (HMA-FM) genom integreringen av blandingens morfologieffekt på brottegenskaper samt säkerhetsfaktorer för att beakta variabilitet och osäkerheter. Ramverket kalibrerades och validerades med hjälp av vägar med säkerställda egenskaper och väldokumenterad prestanda. Eftersom trafikvolymen identifierades att ha ett dominerande inflytande på förväntad prestanda, utfördes vidare en utredning för att fastställa effekten av lastbilstrafikens karakteriseringsparametrar på förutsedd prestanda. Tillförlitlighetsanalysen uppnåddes genom att implementera en tvåkomponents tillförlitlighetsanalys där en metod som kallas ”central composite design” (CCD), vilken skapar en surrogatmodell, och första ordningens tillförlitlighetsmetod (FORM) för beräkning av tillförlitligheten. Effektiviteten i det mekanik-baserade konstruktionsramverket undersöktes genom konstruktionsexempel och resultaten har tydligt visat att de formulerade partialkoefficienter effektivt har beaktat variabiliteten inom konstruktionsprocessen. Ytterligare undersökningar utfördes för att fastställa påverkan som indatas variabilitet har på den förutbestämda tillförlitligheten genom fallstudier där indatans variabilitet ändras systematiskt. Det observerades från resultaten att variabilitetens variationskoefficient (COV) har en signifikant inverkan på tillförlitligheten, oberoende av fördelningstyp. / <p>QC 20161125</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-196883 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Dinegdae, Yared H. |
| Publisher | KTH, Jord- och bergmekanik, Stockholm |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-JOB. PHD ; 1024 |
Page generated in 0.0997 seconds