[发明专利]一种路面内部裂缝数量预测方法

说明书

本发明公开了一种路面内部裂缝数量预测方法。包括以下步骤：根据路面混合料类型选取参数；建立路面材料的损伤模型；获取路面结构温度场；实现热‑力耦合重复作用下路面内部多裂缝扩展的全过程模拟；获取多裂缝扩展最小间距以及深度与时间关系；选取概率分布模型，确定模型参数；建立已扩展到表面的裂缝数量S与内部裂缝数量I的关系，预测内部裂缝的数量。本发明通过对模拟结果的分析选取概率数量分布模型，并根据现场实测的表面裂缝数量确定模型参数，结合已扩展到表面的裂缝与内部裂缝之间的关系，从而可以由现场实测的表面裂缝数量来预测内部裂缝的数量，实现在现场表面裂缝检测过程中对内部裂缝数量的实时预测。

技术领域

本发明涉及一种对沥青路面内部裂缝数量预测的方法，属于沥青路面裂缝检测养护领域。

背景技术

沥青混凝土路面在车辆荷载反复作用和温度变化的影响下易产生疲劳裂缝，而且我国的高速公路大多数采用半刚性基层沥青混凝土路面，也容易由于基层开裂而产生反射裂缝。而且许多病害如基层破碎、面层开裂、路基水毁、沉陷等又多始于面层之下的基层开裂。

目前对于内部反射裂缝病害的检测存在一定的不足，主要体现为：

(1)在检测手段方面，内部裂缝识别难度大，取芯等传统检测方法只适用于局部“点”的检测，检测效率偏低、成本高昂，对路面损害大，难以实现大面积的检测；

(2)现在处于开发阶段的探地雷达等无损检测技术在结果解释方面还存在着诸多不足，对于裂缝的检测易受到孔隙等其他因素的影响。因此目前还无法对内部裂缝的数量进行准确的检测。

而随着图像识别技术在道路检测领域的研究逐渐深入，目前对于表面裂缝的检测识别已趋于成熟。各种针对路面裂缝图像的处理算法层出不穷，处理效果和精度也能达到实际需要，能通过对路面图像的处理来实现表面裂缝数量的检测以及分类。

另外，随着ABAQUS软件在道路工程中的广泛应用，以及扩展有限元技术的逐步发展，路面内部反射裂缝的疲劳扩展过程被众多学者所研究，能较为完整地模拟实际路面内部反射裂缝的产生和扩展过程。这些都为我们预测内部裂缝的数量提供了基础。

发明内容

发明目的：

为了弥补现有内部裂缝检测方法的不足，本发明提出了一种路面内部裂缝数量预测方法，在表面裂缝检测分类方法的基础上，通过有限元技术的支撑，模拟路面内部多裂缝扩展的实际过程，建立已扩展到表面的裂缝数量和内部裂缝数量之间的关系，进而实时预测内部裂缝的数量，能够简化裂缝检测的过程和对后期的养护评价提供参考。

技术方案：

为了实现上述目的，本发明采取的方法是：

一种路面内部裂缝数量预测方法，用于路面裂缝检测和养护的过程中，对内部裂缝数量进行预测，包括以下步骤：

步骤一：根据路面混合料类型选取《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)推荐的热、力学参数，以及材料的疲劳方程；

步骤二：基于改进的PARIS公式，拟合步骤一中的疲劳方程得到适用于对应路面材料的各项损伤参数，建立路面材料的损伤模型；

步骤三：利用路面的气象温度数据，建立路面温度模型，获取路面结构温度场；

步骤四：将步骤一确定的路面材料力学参数以及步骤二得到的损伤模型输入ABAQUS软件，引入步骤三的路面结构温度场，并施加行车荷载，建立含多条内部裂缝的路面有限元模型，在路面有限元模型中实现热-力耦合重复作用下路面内部多裂缝扩展的全过程模拟；

步骤五：在路面有限元模型中设置不同的裂缝间距，进行多次模拟，从而计算多裂缝扩展最小间距，并根据此间距的裂缝扩展结果，提取裂缝扩展深度与时间的关系；