[发明专利]一种四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法

权利要求书

1.一种四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，路基结构层有一中面位置Z_c，以Z_c为等效零点，向下为正方向，得到自地基面起每一结构层的高度位置与中面位置及每一结构层厚度的关系；

步骤2，在弹性地基板上采用柱坐标系，结合板的几何方程、极坐标下的应力方程、板的弯曲方程得到弹性地基板的极坐标下的应力方程；

步骤3，根据广义应力与弯矩之间的关系结合弹性地基板的应力方程得到弹性地基板上结合式四结构层承受的总弯矩；

步骤4，结合步骤1所得每一结构层的高度位置的表达式、四结构层路面结构各层厚度以及步骤2得到的弹性地基板的应力方程，根据作用于板横截面上内应力之和为零计算得到四结构层地基的中面位置；

步骤5，结合步骤4所得地基的中面位置以及步骤3所得四结构层承受的总弯矩计算得到四结构层路基的等效弹性模量。

2.根据权利要求1所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，步骤1中所述自地基面起每一结构层的高度位置与中面位置及每一结构层厚度的表达式为：

e₁＝-Z_c+h₁+h₂+h₃+h₄，

e₂＝-Z_c+h₁+h₂+h₃，

e₃＝-Z_c+h₁+h₂，

e₄＝-Z_c+h₁，

e₅＝-Z_c，其中e_j表示自地基面起每一层的高度位置，j＝1～5， h₁、h₂、h₃和h₄分别为第一层、第二层、第三层和第四层的厚度。

3.根据权利要求1所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，步骤2中，弹性地基板上采用柱坐标系，板的几何方程为：

ε_r为极坐标下的角应变；ε_θ为极坐标下的变形角度；u为弯曲引起的位移，极坐标下的应力方程为，

其中，E为回弹模量。

4.根据权利要求3所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，步骤2中，极坐标下的应力方程结合板的弯曲方程：

其中，w为板变形引起的转角；得到弹性地基板的应力为：

其中，u为弯曲引起的位移；E为回弹模量，w为变形引起的转角；r为极坐标，

5.根据权利要求3所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，步骤3所得弹性地基板上四结构层承受的总弯矩方程为：

6.根据权利要求1所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，四结构层路基的等效弹性模量的计算式为：其中K为等效模量换算介质系数，h为路基的总厚度；

K的计算式如下：其中，E₁、E₂、E₃和E₄分别为第一层、第二层、第三层和第四层的弹性模量，h₁、h₂、h₃和h₄分别为第一层、第二层、第三层和第四层的厚度。

7.根据权利要求6所述的四结构层公路的结构层回弹模量的简化计算方法，其特征在于，四结构层路基中面位置Z_c的计算式如下：

其中，E₁、E₂、E₃和E₄分别为第一层、第二层、第三层和第四层的弹性模量，h₁、h₂、h₃和h₄分别为第一层、第二层、第三层和第四层的厚度。