[發明專利]獲取粒料層結構響應模量的方法

有效

• 申請號: 202011077030.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112182716B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 黃優;劉朝暉;柳力;李文博;楊程程
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 周春雨

本發明公開了一種獲取粒料層結構響應模量的方法，包括如下步驟：1)選取控制結構響應；2)計算控制結構響應的非線性結構響應值；3)設定初始線性響應模量；4)計算控制結構響應的線性結構響應值，并通過迭代反演算法調整線性響應模量，使得線性結構響應值收斂于非線性結構響應值；5)線性結構響應值與非線性結構響應值的誤差小于設定值時終止迭代，此時的線性響應模量即為所述粒料層結構響應模量。本發明的方法能夠獲得較為準確的粒料層結構響應的線性響應模量，以快速、準確地得到粒料層的結構響應特征。

技術領域

本發明涉及土木工程力學性能，具體涉及一種獲取粒料層結構響應模量的方法。

背景技術

粒料是土木工程中常見的建筑材料，廣泛應用于道路基層、墊層等。路面結構的設計過程中需要獲得準確的粒料層結構響應特征，使得路面結構滿足使用功能和服役壽命的要求。粒料層的結構響應特征具有應力依賴性，也就是說粒料的結構響應特征隨著應力水平的變化而變化，粒料層的結構響應特征是一種非線性結構響應特征。為此，需要通過非線性響應模量來計算粒料的非線性結構響應特征。但粒料層的非線性響應模量和非線性結構響應特征的計算過于復雜，難以在工程應用中普及。

在當前的道路設計應用中，普遍將粒料層視為層狀彈性體，將粒料材料近似為線性材料，使用線性響應模量來計算粒料層的線性結構響應特征，作為粒料層實際的非線性結構響應特征的近似代替值。現有的粒料層的線性響應模量選取方法不一，選用的線性響應模量應用于不同的路面粒料層結構中時誤差的不確定性較大。目前尚沒有一種適用性較強、準確性較高的獲取粒料層線性響應模量的方法，阻礙了粒料材料在道路工程中的推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種獲取粒料層結構響應模量的方法，能夠獲取粒料層近似的線性響應模量，具有較高的準確性和適用性。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種獲取粒料層結構響應模量的方法，包括如下步驟：1)選取控制結構響應，所述控制結構響應從道路結構中粒料層及其上下結構層中各個結構響應特征中選取的用于控制道路結構中粒料層力學特征和受力穩定性的結構響應特征；2)計算控制結構響應的非線性結構響應值；3)設定初始線性響應模量；4)計算控制結構響應的線性結構響應值，并通過迭代反演算法調整線性響應模量，使得線性結構響應值收斂于非線性結構響應值，所述迭代反演算法為，設置一個包含所述粒料層結構響應模量的初始迭代區間，使用所述初始線性響應模量計算所述線性結構響應值，與所述非線性結構響應值進行比較，根據比較結果對所述線性響應模量進行迭代調整；5)線性結構響應值與非線性結構響應值的誤差小于設定值時終止迭代，并以此時的線性響應模量作為所述粒料層結構響應模量。

優選地，根據最不利原則和敏感性分析選取所述控制結構響應。不同的結構響應受粒料層模量的影響程度不同，為了保證路面結構層的穩定性，選用最不利的結構響應作為控制結構響應，優先保證控制結構響應計算結果的準確性，能夠有效保證粒料層結構設計的整體效果，提高粒料層的穩定性，從而提高整個路面結構的穩定性和合理性。通過敏感性分析，能夠在多個結構響應中篩選出對粒料層的結構的穩定性更為敏感的結構響應特征。

進一步優選地，所述控制結構響應為路表最大彎沉、瀝青面層底部水平應力、瀝青面層底部水平應變、土基頂部豎向變形、土基頂部豎向壓應變、半剛性基層底部拉應力、半剛性基層底部拉應變、粒料層頂部豎向變形、粒料層頂部豎向壓應力和粒料層頂部豎向壓應變中的一種。通過該優選技術方案，以路面結構響應特征中的最不利結構響應作為粒料層結構響應模量的控制指標，能夠保證最不利結構響應計算結果的準確性，進而保證施工工程中粒料層結構的合理性。

優選地，所述控制結構響應根據路面結構組合、材料和荷載，通過敏感性分析從根據最不利原則選取的結構響應中進行選取。在該優選技術方案中，根據最不利原則從粒料層及其上下各結構層中選取最不利結構響應，再根據路面結構組合、材料和荷載，通過敏感性分析從中選取最為敏感的結構響應，作為控制結構響應。