[发明专利]基于遗传算法和黏弹性理论的PFWD路基模量确定方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法和黏弹性理论的PFWD路基模量确定方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

S1，采用便携式落锤弯沉仪获取实测荷载时程曲线和实测位移时程曲线；

S2，在指定弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η的范围内，通过随机算法生成若干种群，每个种群包含若干个体，个体基因为一组路基的弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η，生成初始种群；

S3，按照真实荷载时程曲线，基于黏弹性理论，利用所有种群中每个个体对应的弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η，正算获得所有个体对应的理论位移时程曲线，将理论位移时程曲线与实测位移时程曲线进行相关性计算；

S4，按照相关性越高适应度越高的原则，通过多种群遗传算法筛选出所有种群的最优个体，解码获得对应的弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η，即完成路基模量确定。

2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法和黏弹性理论的PFWD路基模量确定方法，其特征在于，所述步骤S1中，载荷传感器相对误差小于1％，绝对误差±0.1kN；位移传感器有效测试精度1μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法和黏弹性理论的PFWD路基模量确定方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于黏弹性理论，根据所有个体对应的弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η，正算获得理论位移时程曲线，具体为：

S31，对路基实测荷载时程曲线进行离散化处理，假定时间间隔Δt，依次计算每一时间段的荷载增量Δp_i；

S32，通过式(1)计算每个种群最优个体弹性模量E、泊松比μ、粘性系数η对应的单位长期荷载作用下的路基位移函数f(t,r)；

其中，δ为荷载板半径，单位m；H(t)是阶梯函数，G表示剪切模量，t表示荷载作用时间，μ表示泊松比，K表示体积模量，J₀(x)为零阶贝塞尔函数，r为计算点位距荷载中心的径向距离，单位m；e为常数，x是积分参数；

S33，应用黏弹性的线性叠加原理，通过式(2)计算理论位移时程曲线ω(t,r)，

其中，p₀表示初始作用力大小，单位kPa；Δp_i表示第i时间段的作用力变化值，单位kPa；τ_i是离散后第i时间段荷载曲线的起点时间。

4.根据权利要求3所述的一种基于遗传算法和黏弹性理论的PFWD路基模量确定方法，其特征在于，所述步骤S32中，式(1)的获取方法具体为：

S321，在半无限黏弹性模型中，轴对称荷载作用下的位移函数表示为：

式中，均为半无限黏弹性模型中的参数；表示拉普拉斯变换后的畸变部分的蠕变柔量，表示拉普拉斯变换后的体积变化部分的蠕变柔量；表示阶梯函数对荷载作用时间t进行拉式变换，表示荷载函数对r进行亨格尔变换的表达式，表示对荷载表达式进行拉式变换以及对r进行亨格尔变换之后的表达式；

其中，z表示距离路基顶面的距离；J_m(·)表示m阶贝塞尔函数；Γ(·)表示第二类欧拉广义积分，中的p表示荷载板上方等效位均布荷载后的值，单位kPa，荷载板即刚性承载板；δ为荷载板半径，ξ是亨格尔变换参数；

S322，由式(3)，取m＝0.5,令x＝ξδ，并由积分等式得到长期固定刚性承载板下的黏弹性半空间路基顶面竖向位移量的表达式：

式中，p为恒定荷载的大小；为拉式变换后的阶梯函数；

S323，对式(4)进行反拉式变换，得到无限半空间开尔文模型下的长期刚性承载板荷载下的位移时程曲线ω(t,r)：

式中，H(t)为阶梯函数；

S324，令p＝1，并对式(5)取绝对值，得到单位长期荷载作用下的位移函数f(t,r)为：