连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法及计算机设备技术

本发明专利技术公开一种连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法及计算机设备，步骤包括：S01.对待评估CRCP路面进行建模，并根据待评估路面横向裂缝的挠度传荷系数，控制模型中横向裂缝两侧路面板在荷载作用下的弯沉；S02.计算CRCP路面模型中不同挠度传荷系数下对应的应力折减系数，得到应力折减系数与挠度传荷系数之间的关系函数；S03.计算CRCP路面模型在不同板厚下的挠度传荷系数与应力折减系数，构建得到应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数；S04.根据实际路面厚度使用回归函数计算得到对应的应力折减系数，使用应力折减系数得到评估结果。本发明专利技术具有实现方法简单、评估效率以及精度高且安全可靠等优点。效率以及精度高且安全可靠等优点。效率以及精度高且安全可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法及计算机设备


[0001]本专利技术涉及道路性能评估
，尤其涉及一种连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法及计算机设备。

技术介绍

[0002]连续配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement，CRCP)是一种在面板内配有足够数量的纵向连续钢筋和一定数量起支撑作用的横向钢筋的混凝土路面结构，其整体强度、耐久性均优于普通混凝土路面。CRCP的结构应力主要由温缩应力和干缩应力组成。由于水泥混凝土材料的收缩性较大，CRCP的主要病害是横向裂缝。横向裂缝宽度的增大会引起传荷能力的减弱，若有雨水通过横向裂缝和路面板边缘渗入板底，会引起基层的支撑力不足，引发CRCP更严重的冲断破坏。连续配筋混凝土路面的纵向钢筋主要作用即是控制横向裂缝拓宽和提高裂缝的传荷能力。因此，对于CRCP横向裂缝传荷特性的评估具有重要意义。
[0003]针对于路面横向裂缝传荷特性，现有技术中通常仅是针对普通水泥路，采用挠度传荷系数(LTE)的方式评估横向裂缝传荷能力，即通过量测水泥路的路面板两侧弯沉进而计算出挠度传荷系数，由挠度传荷系数的大小表征路面的横向裂缝传荷能力。如在《AASHTO
‑
2002》中即明确将挠度传荷系数作为表征传荷能力的参数，并将其用于配筋设计。但是，由于CRCP路面与普通水泥路面的特性不同，CRCP路面产生横向裂缝传荷的机理与普通水泥路面不同，挠度传荷系数并不能准确的表征CRCP路面横向裂缝的传荷能力，对比相同传荷能力的普通水泥混凝土路面，采用挠度传荷系数评价CRCP路面横向裂缝传荷能力的精度以及可靠性不高，因此上述传统基于挠度传荷系数的传荷能力评估方式并不适用于CRCP路面横向裂缝的传荷特性评价。
[0004]如采用上述传统基于挠度传荷系数的评估方法对一实体工程CRCP路面（通车初期的CRCP路面）横向裂缝传荷能力进行检测试验，首先采用落锤式弯沉仪(FWD)共检测点位 390个，以挠度传荷系数为指标对其进行评价，检测结果为横向裂缝处板底脱空状态良好，优良率为99.5%，但裂缝传荷能力评价为优、良占比率较低，优良（62块）占比：15.8%，中（305块）占比78.2%，次（19块）占比4.8%，差（6块）占比1.53%，而实际上对于通车初期CRCP路面横向裂缝，承受的轴载作用次数与雨水冲刷较少，路面裂缝宽度、板底脱空状况以及骨料啮合作用等条件均处于较好的水平，使得路面板横向裂缝满足较好的服役性能，因此具有较强的传荷能力，而上述检测结果中横向裂缝传荷能力评价为优良占比较低与工程实际相悖。从检测试验结果可知上述传统基于挠度传荷系数的评估方法对CRCP路面横向裂缝传荷能力评估时会存在较大的误差。
[0005]综上，传统述基于挠度传荷系数的评估方法不适用于CRCP路面横向裂缝传荷特性的评价，因此亟需提供一种适用于对CRCP路面横向裂缝传荷特性进行评估的评估方法，以使得能够结合对CRCP路面横向裂缝传荷机理，提高评估的精度以及可靠性。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、评估效率以及精度高、安全可靠的连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法及计算机设备。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，步骤包括：S01.对待评估CRCP路面进行建模，并根据待评估路面横向裂缝的挠度传荷系数，控制建模得到的CRCP路面模型中横向裂缝两侧路面板在荷载作用下的弯沉；S02.计算所述CRCP路面模型中不同挠度传荷系数下对应的应力折减系数，得到路面横向裂缝的应力折减系数与挠度传荷系数之间的关系函数，所述应力折减系数根据受荷板板底最大水平应力数据计算得到；S03.计算所述CRCP路面模型在不同板厚下的挠度传荷系数与应力折减系数，并根据所述关系函数构建得到不同路面板厚度下应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数；S04.根据待评估CRCP的实际路面厚度使用所述回归函数计算得到对应的应力折减系数，使用计算的所述应力折减系数得到待评估CRCP路面横向裂缝传荷能力的评估结果。
[0008]进一步的，所述步骤S01的步骤包括：S101.在待评估CRCP路面横向裂缝一侧施加半正弦波动态荷载，并测量路面板两侧弯沉，计算得到对应的挠度传荷系数；S102.控制所述CRCP路面模型中横向裂缝两侧路面板在荷载作用下的弯沉与实际待评估路面横向裂缝两侧弯沉一致，以使得所述CRCP路面模型计算的挠度传荷系数与实际待评估路面横向裂缝的挠度传荷系数之间的差值不超过预设阈值。
[0009]进一步的，所述应力折减系数的计算表达式具体为：其中，LT为所述应力折减系数，为横向裂缝具有传荷能力时受荷板板底最大水平应力，为横向裂缝处仅纵向钢筋承担荷载传递时受荷板板底最大水平应力。
[0010]进一步的，所述步骤S02中，所述路面横向裂缝的应力折减系数与挠度传荷系数之间的关系函数为：其中，LT为所述应力折减系数，LTE为所述挠度传荷系数，a、b分别为关系函数的系数。
[0011]进一步的，所述步骤S03中，所述不同路面板厚度下应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数为：其中，LT为所述应力折减系数，LTE为所述挠度传荷系数，h为CRC路面板厚度，α、β、γ分别为回归系数。
[0012]进一步的，所述步骤S03中还包括求解所述回归函数中回归系数步骤，包括：S301.将构建的所述不同路面板厚度下应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数转化为线性方程；S302.根据所述线性方程以及多组试验数据，得到多元线性回归方程；S303.令所述多元线性回归方程的残差平方和最小，计算出所述多元线性回归方程中各系数，即为所述回归函数中所述回归系数。
[0013]进一步的，所述步骤S301中，将构建的所述回归函数对应的方程两边取自然对数以转化为线性方程：令，，，，即因变量为y，自变量为x1，x2，则：；所述步骤S302中，根据x1、x2与y的多组试验数据得到所述多元线性回归方程与y的多组试验数据得到所述多元线性回归方程其中，α0为常数项，β为对x1的偏回归系数，γ为对x2的偏回归系数，为得到的预测值；所述步骤S303中，构建所述多元线性回归方程的残差平方和表示为：其中，y
i
为试验值，为根据回归方程得到的预测值，n为试验次数；将所述残差平方和分别对α0和β、γ求偏导数，构建出正规方程组：求解所述正规方程组得到系数和β、γ；由求解得到的系数构建得到回归方程。
[0014]进一步的，所述步骤S03中还包括对构建的回归方程进行显著性分析和/或方差分析，根据分析结果评估所述回归方程与试验数据之间的拟合性能，所述显著性分析中计算总偏差平方和、回归平方和、残差平方和以及所述总偏差平方和的自由度、所述回归平方和的自由度、所述残差平方和的自由度，根据计算的各平方和以及自由度计算平均偏差平方和，对所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，其特征在于，步骤包括：S01.对待评估CRCP路面进行建模，并根据待评估路面横向裂缝的弯沉实测数据与计算的到的挠度传荷系数，控制建模得到的CRCP路面模型中横向裂缝两侧路面板在荷载作用下的弯沉；S02.计算所述CRCP路面模型中不同挠度传荷系数下对应的应力折减系数，得到路面横向裂缝的应力折减系数与挠度传荷系数之间的关系函数，所述应力折减系数根据受荷板板底最大水平应力数据计算得到；S03.计算所述CRCP路面模型在不同板厚下的挠度传荷系数与应力折减系数，并根据所述关系函数构建得到不同路面板厚度下应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数；S04.根据待评估CRCP路面的实际路面厚度使用所述回归函数计算得到对应的应力折减系数，使用计算的所述应力折减系数得到待评估CRCP路面横向裂缝传荷能力的评估结果。2.根据权利要求1所述的连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，其特征在于，所述步骤S01的步骤包括：S101.在待评估CRCP路面的横向裂缝一侧施加半正弦波动态荷载，并测量路面板裂缝两侧弯沉，计算得到对应的挠度传荷系数；S102.控制所述CRCP路面模型中横向裂缝两侧路面板在荷载作用下的弯沉与实际待评估路面横向裂缝两侧弯沉一致，以使得所述CRCP路面模型计算的挠度传荷系数与实际待评估路面横向裂缝的挠度传荷系数之间的差值不超过预设阈值。3.根据权利要求1所述的连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，其特征在于，所述应力折减系数的计算表达式具体为：其中，LT为所述应力折减系数，为横向裂缝具有传荷能力时受荷板板底最大水平应力，为横向裂缝处仅纵向钢筋承担荷载传递时受荷板板底最大水平应力。4.根据权利要求1所述的连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述路面横向裂缝的应力折减系数与挠度传荷系数之间的关系函数为：其中，LT为所述应力折减系数，LTE为所述挠度传荷系数，a、b分别为关系函数的系数。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷特性的评估方法，其特征在于，所述步骤S03中，所述不同路面板厚度下应力折减系数与挠度传荷系数之间的回归函数为：其中，LT为所述应力折减系数，LTE为所述挠度传荷系数，h为CRC路面板厚度，α、β、γ分别为回归系数。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛，余时清，孙煜，邓凤祥，龙雨微，许景钊，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：