[發明專利]基于灰色關聯分析法的瀝青路面最佳面層厚度組合確定方法

有效

• 申請號: 201810053809.9
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108197403B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 康愛紅;陸鵬程;夏炎;陸垚鋒;潘曉慧
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/00
• 分類號: G06F30/00;G16C60/00;E01C7/18;G06F111/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種基于灰色關聯分析法的瀝青路面最佳面層厚度組合設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據現有瀝青路面面層的不同厚度組合，將現有的無機結合料類穩定基層瀝青路面厚分成m種組合：即根據瀝青路面面層的上面層厚度+中面層厚度+下面層厚度的不同厚度的組合進行分組；

步驟2、對瀝青路面面層進行有限元分析，基于ABAQUS建模，得到不同無機結合料類穩定基層瀝青路面面層厚度結構的最大剪應力、最大瀝青層層底拉應變、最大無機結合料層層底拉應力及最大路基頂面豎向壓應變；

步驟3、利用灰色關聯分析法，綜合分析比較m種不同無機結合料類穩定基層瀝青路面結構的各項控制指標，根據控制指標對無機結合料類穩定基層瀝青路面損壞的影響程度并對這幾種組合結構進行排序，從而得到無機結合料類穩定基層瀝青路面最佳面層厚度組合，具體包括以下步驟：

步驟3.1、針對不同種的無機結合料類穩定基層瀝青路面厚，構建控制指標的矩陣；

對應m種無機結合料類穩定基層瀝青路面厚度，每種無機結合料類穩定基層瀝青路面厚均包括n個控制指標；

設m種無機結合料類穩定基層瀝青路面厚度的集合為A＝{A₁，A₂，…，A_m}^T；其中，A_m為第m種無機結合料類穩定基層瀝青路面厚度組合；

設n個控制指標的集合為B＝{B₁、B₂、B₃、…、B_n}；其中B_n為第n個控制指標；

構建的控制指標的矩陣X＝A×B；表示為X＝(x_ij)_m×n；其中，x_ij為第i種無機結合料類穩定基層瀝青路面結構的第j個控制指標；

得矩陣X:

步驟3.2、對優選矩陣進行無量綱化處理，得到正規化矩陣；

采用公式：y_ij＝x_Jmin/x_ij，進行正規化，計算得到正規化矩陣Y:

其中，x_Jmin為矩陣X第j列的最小值；

步驟3.3、對各控制指標進行權重化處理，構造熵權矩陣：

根據無機結合料類穩定基層瀝青路面，各項指標對混合料性能的影響程度，對各控制指標的權重進行賦值；

最大剪應力：w₁，瀝青層層底拉應變：w₂；無機結合料層底拉應力w₃；最大路基頂面豎向壓應變w₄；構造熵權矩陣

步驟3.4、將正規化矩陣規格化成屬性矩陣，根據屬性矩陣中每列的最大值，得到理想點，計算屬性矩陣中每個元素到理想點的距離，根據距離最小的一組，即得到每個每種無機結合料類穩定基層瀝青路面面層厚度組合的最優綜合指標。

2.根據權利要求1所述的基于灰色關聯分析法的瀝青路面最佳面層厚度組合設計方法，其特征在于，步驟2對瀝青路面面層進行有限元分析，具體包括以下步驟：

步驟2.1、建模：基于ABAQUS建模，采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續體系理論，輸入上面層、中面層、下面層、基層、底基層、土基的厚度、彈性模量、泊松比設計指標，并控制路面所有材料的彈性模量和泊松比不變；

步驟2.2、對建立的模型進行加載：根據軸載輸入單輪荷載及對應的當量圓半徑采用標準軸載，輸入單輪荷載，采用比利時公式A＝0.008P+152得到當量圓半徑；

其中，A為輪胎接地面積，cm²；P為每一個輪胎的荷載，N；

步驟2.3、輸入當量圓半徑、上面層彈性模量及泊松比、中面層彈性模量及泊松比、下面層彈性模量及泊松比、基層彈性模量及泊松比、底基層彈性模量及泊松比、土基彈性模量及泊松比，以及輸入各層的厚度，得到瀝青路面結構的最大剪應力、最大瀝青層層底拉應變、最大無機結合料層層底拉應力及最大路基頂面豎向壓應變。

3.根據權利要求1所述的基于灰色關聯分析法的瀝青路面最佳面層厚度組合設計方法，其特征在于，步驟3.4計算最優綜合指標，具體包括以下步驟：

步驟3.4.1、將正規化矩陣Y規格化成屬性矩陣R＝Y×W_j

3.4.2、求理想點：

理想點P：P＝[p₁，p₂，p₃，…，p_j，…，p_n]，式中

P_j＝{r_ij|i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n}其中，r_ij為矩陣R中第i行第j列的元素；

即在矩陣R中選出理想點P：P＝[p₁，p₂，p₃，…，p_j，…，p_n]

步驟3.4.3、求距離：

計算每個方案到理想點距離L：L＝[l₁，l₂，…，l_m]，式中：

根據距離最小的一組，即得到每個每種無機結合料類穩定基層瀝青路面面層厚度組合的最優綜合指標，具有最佳的路用性能。