[发明专利]基于力学参数分析的沥青路面结构优化设计方法

说明书

本发明公开一种基于力学参数分析的沥青路面结构优化设计方法，步骤包括：S01.配置初始路面结构以及配置水泥稳定碎石水泥剂量、沥青混合料沥青用量的取值范围；S02.建立水泥稳定碎石和沥青混合料的力学参数与水泥剂量和沥青用量之间的相关性模型；S03.在配置的取值范围内确定出多种不同路面结构材料配合比组合，并在不同路面结构材料配合比组合下按照相关性模型确定得到对应的力学参数；S04.对各路面结构材料配合比组合下确定得到的力学参数进行力学响应分析，根据力学响应分析确定出最优路面结构材料配合比组合。本发明能够使路面结构的力学性能达到最优，与路面真实的力学响应相匹配。

技术领域

本发明涉及路面结构优化设计技术领域，尤其涉及一种基于力学参数分析的沥青路面结构优化设计方法。

背景技术

目前路面设计通常是采用传统线弹性理论(即单模量理论)实现，即设计时采用抗压回弹模量作为材料刚度参数，但是道路材料压、拉模量会具有显著差异性，该类单模量理论的路面结构设计方式没有充分考虑该道路材料压、拉模量的显著差异性，因而与路面实际受力特性并不匹配。

利用基于双模量理论的路面力学分析方式符合路用材料拉压不同特性，有利于获得路面的真实应力应变状态，但是目前采用基于双模量理论的路面结构设计方式中，路面材料压、拉力学参数值及其比值通常仅是依靠经验或者直接按照规范中给定的范围选取，就未考虑材料各力学参数之间的量化关系，无法对取值进行精准调整(匹配)，而路面材料压、拉力学参数值及其比值的选取会直接影响力学响应计算结果，取值不匹配即可能导致计算结果存在较大的偏差，因而目前基于双模量理论的路面结构设计方式所取定的材料参数往往与材料真实的力学性能参数差异较大，使得路面结构就难以严格按照一体化设计，而最终导致路面结构计算结果不可靠，路面使用寿命难以达到设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、路面结构的设计精度与可靠性高、误差小的基于力学参数分析的沥青路面结构优化设计方法，能够使路面结构的力学性能达到最优，与路面真实的力学响应相匹配。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于力学参数分析的沥青路面结构优化设计方法，步骤包括：

S01.配置初始路面结构以及配置水泥稳定碎石水泥剂量、沥青混合料沥青用量的取值范围；

S02.建立水泥稳定碎石和沥青混合料的力学参数与水泥剂量和沥青用量之间的相关性模型，所述力学参数包括拉压模量和拉压泊松比，所述拉压模量包括压缩模量、拉伸模量，所述拉压泊松比包括压缩泊松比和拉伸泊松比；

S03.在配置的所述取值范围内确定出多种不同路面结构材料配合比组合，并在不同路面结构材料配合比组合下按照所述相关性模型确定得到对应的力学参数，所述路面结构材料配合比组合为不同沥青用量与不同水泥剂量所形成的配合比组合；

S04.对各路面结构材料配合比组合下确定得到的力学参数进行力学响应分析，根据力学响应分析确定出最优路面结构材料配合比组合。

进一步的，所述步骤S01中配置初始路面结构包括配置水泥稳定碎石基层沥青路面结构类型、结构层厚度以及路面结构层中水泥稳定碎石和沥青混合料中各组分的材料类型以及级配。

进一步的，所述配置的取值范围中还包括温度和加载速率的取值范围。

进一步的，所述步骤S02中，通过压缩和拉伸应力状态下的模量和泊松比试验分别确定拉压模量和拉压泊松比随沥青用量和水泥剂量的变化关系，并对所述变化关系进行拟合回归分析建立函数关系模型，得到水泥稳定碎石的拉压模量和拉压泊松比与水泥剂量的相关性模型以及沥青混合料的拉压模量和拉压泊松比与沥青用量的相关性模型。

进一步的，所述水泥稳定碎石的拉压模量和拉压泊松比与水泥剂量的相关性模型为：