[发明专利]考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法

说明书

本发明公开了考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法，方法包括：获取路基材料参数，路基表面施加动荷载，构建沿竖向非线性分布的路基模量函数；计算同时考虑横观各向同性以及路基模量沿竖向非线性分布的路基在Laplace‑Hankel域下的表面位移响应解；基于当前路基力学模型在Laplace‑Hankel域下的位移响应解，计算当前路基模型在时域范围内的表面位移响应。本发明充分反映实际路基的模量沿深度方向的非均匀分布，同时考虑路基横观各向同性，提高了路基表面位移响应的准确性，精度高、速度快，与路基无损检测技术相结合能够获得路基的模量沿深度方向的分布情况。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法，具体涉及一种考虑横观各向同性及模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法及应用、设备及存储介质。

背景技术

随着无损检测技术的发展，一些土基快速无损检测仪器相继出现，其中以落便携式锤式弯沉仪(PFWD)的应用最为广泛。PFWD通过在路基顶面施加冲击荷载，结合一定的力学模型以及参数调整算法进行路基参数反演计算。而目前主流的路基参数反演计算仍然建立在各向同性线弹性体系的基础上，不能反映路基的实际特性。目前，大量的研究结果表明路基具有较强应力依赖特性，并且随着深度增加，路基模量随深度总体上呈现上升趋势。此外，由于自然沉降所造成的路基的横观各向同性特征在实际计算中也不能被忽视。

部分现有技术针对路面结构，每一层中的材料模量认为是均匀的，不随空间而改变，但是路基的模量在竖向上是变化的，模量在竖向具有非线性分布特征，采用现有方法难以准确确定路基表面的位移响应。部分现有技术是在考虑路基模量匀质的基础上，通过结构层应变和模量的非线性进行迭代计算，本质上是一种数学迭代方法，力学模型上并未考虑模量的这种非线性分布特征，迭代法只能趋近于真实结果，计算精度低，且需要反复迭代，计算慢。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法，充分反映实际路基的模量沿深度方向的非均匀分布，同时考虑路基横观各向同性，提高了确定路基表面位移响应的准确性，该方法具有精度高、速度快的特点，与路基无损检测技术相结合能够获得路基的模量沿深度方向的分布情况，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种考虑模量非线性分布的路基表面位移响应确定方法，具体按照以下步骤进行：

步骤S1、获取路基材料参数，所述路基材料参数包括：路基顶面竖向模量E_v0、路基无限深处的模量E_v∞、路基模量非均匀系数α、路基模量比n_e、水平泊松比μ_h、垂直泊松比μ_v、路基密度ρ以及路基厚度H；

步骤S2、对路基表面施加动荷载p(r,t)，以动荷载中心为坐标圆心建立圆柱坐标系，r表示径向坐标，z表示竖向坐标，φ表示环向坐标，构建沿竖向非线性分布的路基模量函数E_v(z)＝E_v0+(E_v∞-E_v0)(1-e^-αz)；计算同时考虑横观各向同性以及路基模量沿竖向非线性分布的路基在Laplace-Hankel域下的表面位移响应解ξ和s分别表示Hankel变换以及Laplace积分变换系数；

步骤S3、基于当前路基力学模型在Laplace-Hankel域下的位移响应解计算当前路基模型在时域范围内的表面位移响应。

上述方法用于获得现场路基的竖向模量分布状态。

一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及

处理器，用于执行所述指令以实现上述的方法。