[发明专利]一种沥青路面使用性能区间非概率可靠性计算方法

摘要

本发明公开了一种沥青路面使用性能区间非概率可靠性计算方法，分别建立以弯沉和拉应力表达的区间非概率可靠性极限状态方程，并运用区间数学理论和一维优化算法求解其可靠性；运用该方法计算的区间非概率可靠性指标与工程实际吻合较好，可以很好地解决设计参数的随机性、模糊性、未确知性等不确定性条件下沥青路面结构可靠性计算问题。

主权项

1.一种沥青路面使用性能区间非概率可靠性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定20℃和15℃两种不同温度下沥青路面不同层位的沥青混合料抗压回弹模量Ep，弯拉强度R_s、实测弯沉l₀、累计标准轴次N_e、厚度h、层底最大弯拉应力σ_m和容许弯拉应力σ_R参数；步骤2：采用标准差计算公式，求取步骤1中所述20℃和15℃两种不同温度下沥青路面不同层位的沥青混合料抗压回弹模量Ep和弯拉强度R_s参数的标准差；步骤3：按照区间变量函数理论构建弯沉和应力的区间量；步骤4：建立以弯沉表达的区间非概率可靠性极限状态方程：其中，Z_l和g()为以弯沉表达的功能函数；δ₁为标准化区间值向量，l_d为路面设计弯沉值，l₀为实测代表弯沉；N_e为累计标准轴次，A_c为公路等级系数，A_s为面层类型系数，A_b为基层类型系数；为设计弯沉区间量，其中为的均值，为的离差；为实测代表弯沉区间量，其中为的均值，为的离差；为区间量，其中为的均值，为的离差，为的标准化区间标量；步骤5：建立以应力表达的区间非概率可靠性极限状态方程：其中，Z_σ为以应力表达的功能函数；σ_s为半刚性材料或沥青混凝土极限劈裂强度，表示N_e^b的区间量，其中为的均值，为的离差，为标准化区间值向量；a、b为抗拉强度相关系数，a、b取值规定如下：对于沥青混凝土层，a＝0.09，b＝0.22；对于无机结合料稳定集料类，a＝0.35，b＝0.11；对于无机结合料稳定细粒土类，a＝0.45，b＝0.11；σ_m为层底最大弯拉应力，为极限抗拉强度区间量，其中σ_s^c为的均值，σ_s^r为的离差；为层底拉应力的区间量，其中为的均值，为的离差；步骤6：建立沥青路面使用性能区间非概率可靠性求解方法：求解方法一：以相同的步骤求解步骤4与步骤5方程的非概率可靠性指标η_m：其中m＝1，2，以1表示弯沉表达，2表示应力表达，η_m＝min{||δ_m||_∞}，满足Z_m＝g(δ_m)＝0，||δ_m||_∞表示标准化区间值向量的无穷范数；运用一维优化算法求解非概率可靠性指标，当求解步骤4中方程时，首先列出过δ₁扩展空间的原点和δ₁形成的对称凸域的顶点的2^2‑1条超射线，记为δ₁₁＝±δ₁₂，并满足分别将δ₁₁＝±δ₁₂及m＝1代入非概率可靠性指标求解需满足的方程式Z_m＝g(δ_m)＝0，计算得出2个一元高次非线性方程，并求解非概率可靠性指标解集合{η₁₁,η₁₂}，舍去复数解，取实数解的绝对值，最小者即为沥青路面使用性能区间非概率可靠性指标，并采用相同步骤求解步骤5方程；得到最终结果。