[发明专利]获取粒料层结构响应模量的方法

说明书

本发明公开了一种获取粒料层结构响应模量的方法，包括如下步骤：1)选取控制结构响应；2)计算控制结构响应的非线性结构响应值；3)设定初始线性响应模量；4)计算控制结构响应的线性结构响应值，并通过迭代反演算法调整线性响应模量，使得线性结构响应值收敛于非线性结构响应值；5)线性结构响应值与非线性结构响应值的误差小于设定值时终止迭代，此时的线性响应模量即为所述粒料层结构响应模量。本发明的方法能够获得较为准确的粒料层结构响应的线性响应模量，以快速、准确地得到粒料层的结构响应特征。

技术领域

本发明涉及土木工程力学性能，具体涉及一种获取粒料层结构响应模量的方法。

背景技术

粒料是土木工程中常见的建筑材料，广泛应用于道路基层、垫层等。路面结构的设计过程中需要获得准确的粒料层结构响应特征，使得路面结构满足使用功能和服役寿命的要求。粒料层的结构响应特征具有应力依赖性，也就是说粒料的结构响应特征随着应力水平的变化而变化，粒料层的结构响应特征是一种非线性结构响应特征。为此，需要通过非线性响应模量来计算粒料的非线性结构响应特征。但粒料层的非线性响应模量和非线性结构响应特征的计算过于复杂，难以在工程应用中普及。

在当前的道路设计应用中，普遍将粒料层视为层状弹性体，将粒料材料近似为线性材料，使用线性响应模量来计算粒料层的线性结构响应特征，作为粒料层实际的非线性结构响应特征的近似代替值。现有的粒料层的线性响应模量选取方法不一，选用的线性响应模量应用于不同的路面粒料层结构中时误差的不确定性较大。目前尚没有一种适用性较强、准确性较高的获取粒料层线性响应模量的方法，阻碍了粒料材料在道路工程中的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种获取粒料层结构响应模量的方法，能够获取粒料层近似的线性响应模量，具有较高的准确性和适用性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种获取粒料层结构响应模量的方法，包括如下步骤：1)选取控制结构响应，所述控制结构响应从道路结构中粒料层及其上下结构层中各个结构响应特征中选取的用于控制道路结构中粒料层力学特征和受力稳定性的结构响应特征；2)计算控制结构响应的非线性结构响应值；3)设定初始线性响应模量；4)计算控制结构响应的线性结构响应值，并通过迭代反演算法调整线性响应模量，使得线性结构响应值收敛于非线性结构响应值，所述迭代反演算法为，设置一个包含所述粒料层结构响应模量的初始迭代区间，使用所述初始线性响应模量计算所述线性结构响应值，与所述非线性结构响应值进行比较，根据比较结果对所述线性响应模量进行迭代调整；5)线性结构响应值与非线性结构响应值的误差小于设定值时终止迭代，并以此时的线性响应模量作为所述粒料层结构响应模量。

优选地，根据最不利原则和敏感性分析选取所述控制结构响应。不同的结构响应受粒料层模量的影响程度不同，为了保证路面结构层的稳定性，选用最不利的结构响应作为控制结构响应，优先保证控制结构响应计算结果的准确性，能够有效保证粒料层结构设计的整体效果，提高粒料层的稳定性，从而提高整个路面结构的稳定性和合理性。通过敏感性分析，能够在多个结构响应中筛选出对粒料层的结构的稳定性更为敏感的结构响应特征。

进一步优选地，所述控制结构响应为路表最大弯沉、沥青面层底部水平应力、沥青面层底部水平应变、土基顶部竖向变形、土基顶部竖向压应变、半刚性基层底部拉应力、半刚性基层底部拉应变、粒料层顶部竖向变形、粒料层顶部竖向压应力和粒料层顶部竖向压应变中的一种。通过该优选技术方案，以路面结构响应特征中的最不利结构响应作为粒料层结构响应模量的控制指标，能够保证最不利结构响应计算结果的准确性，进而保证施工工程中粒料层结构的合理性。

优选地，所述控制结构响应根据路面结构组合、材料和荷载，通过敏感性分析从根据最不利原则选取的结构响应中进行选取。在该优选技术方案中，根据最不利原则从粒料层及其上下各结构层中选取最不利结构响应，再根据路面结构组合、材料和荷载，通过敏感性分析从中选取最为敏感的结构响应，作为控制结构响应。