山东省公路桥梁建设集团有限公司;山东科技大学许英杰获国家专利权
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龙图腾网获悉山东省公路桥梁建设集团有限公司;山东科技大学申请的专利一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120706154B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510801432.0,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法是由许英杰;李新胜;单景松;高建;王芳设计研发完成,并于2025-06-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法在说明书摘要公布了:本发明涉及道路安全检测技术领域,具体涉及一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法,具体如下:采集水泥路面的相关数据;采用有限元数值计算方法构建旧水泥混凝土路面压裂模型,具体采用双向接触单元模拟旧水泥混凝土路面压裂处裂缝的咬合状态,分析双向接触单元弹性系数和压裂的水泥混凝土板底支撑情况对压裂处裂缝剪切变形的影响;构建压裂后旧水泥混凝土路面与沥青加铺层的复合模型,通过计算压裂处裂缝上沥青加铺层的疲劳寿命和容许剪应力得到沥青加铺层状态。本发明可通过“裂缝咬合→基层变形→沥青剪应力→疲劳寿命”的全链条量化模型对沥青加铺层的状态进行准确的预估。
本发明授权一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于水泥路面压裂状态的沥青加铺层状态预估方法,其特征是,步骤如下: S1、采集水泥路面的相关数据; S2、采用有限元数值计算方法构建旧水泥混凝土路面压裂模型,具体采用双向接触单元模拟旧水泥混凝土路面压裂处裂缝的咬合状态,分析双向接触单元弹性系数和压裂的水泥混凝土板底支撑情况对压裂处裂缝剪切变形的影响; S3、构建压裂后旧水泥混凝土路面与沥青加铺层的复合模型,通过计算压裂处裂缝上沥青加铺层的疲劳寿命和容许剪应力得到沥青加铺层状态; 根据压裂后旧水泥混凝土路面与沥青加铺层的复合模型预测沥青加铺层状态,具体操作如下: 1计算压裂处裂缝之间的剪切力,根据压裂处裂缝之间的剪切力确定裂缝间的咬合协同传力能力; 裂缝之间的剪切力为作用在裂缝面上与裂缝扩展方向垂直的应力,压裂处裂缝间的咬合协同传力能力为混凝土骨料的相互咬合和摩擦来抵抗裂缝扩展的能力,压裂处裂缝之间的剪切力相当于裂缝间的咬合协同传力能力,裂缝之间的剪切力的计算公式如下: , 其中,表示压裂处裂缝之间的剪切力,即裂缝间的咬合协同传力能力;表示初始剪切强度;表示最大有效裂缝宽度;表示摩擦系数;表示法向应力;表示实际裂缝宽度; 2根据压裂处裂缝间的咬合协同传力能力确定双向接触单元的弹性系数,在压裂的水泥混凝土板的裂缝处设置多个双向接触单元,通过控制双向接触单元的弹性系数来模拟裂缝间的咬合协同传力能力,将压裂的水泥混凝土板的宽度设置为,厚度设置为,并将厚度划分为个节点,假设板间接缝宽度为零,双向接触单元的弹性系数和裂缝间的咬合协同传力能力的关系如下: , , 其中,表示双向接触单元的弹性系数;表示压裂处裂缝两侧对应节点剪切位移差;表示压裂处裂缝间的剪切应变; 由双向接触单元的弹性系数和压裂处裂缝间的咬合协同传力能力的关系求得双向接触单元的弹性系数,计算公式如下: , 其中,表示材料的剪切模量,表示材料的杨氏模量; 3采用动态弯沉仪,量测板中荷载下的弯沉曲线,计算基层当量回弹模量,根据双向接触单元的弹性系数和基层当量回弹模量评估压裂裂缝两侧的剪切变形,计算公式如下: , ; 其中,表示裂缝两侧的剪切变形,表示路面结构荷载扩散系数,表示在荷载中心处的变形值; 4在加铺不同厚度的沥青加铺层时,通过试算裂缝协同传力性能的变化对沥青加铺层剪应力影响,当裂缝协同传力性能较差时,裂缝处剪应力明显增大,因此,重点分析旧水泥路面压裂裂缝不同传力性能下沥青加铺层层底剪应力的变化规律; 1+; 其中,表示沥青加铺层层底处的竖向剪应力; 当沥青层底面剪切型开裂面沿竖直方向时,开裂面和竖直剪应力的方向一致,用沥青加铺层层底处的竖向剪应力代替结构内剪应力; 5旧水泥路面压裂裂缝剪切变形指标: 采用莫尔-库仑强度理论验算抗剪强度时,限制沥青加铺结构内的剪应力不超过结构层材料的抗剪强度,即,根据库仑理论计算抗剪强度,,表示结构层可能破坏面上的正应力,和分别为材料的粘聚力和内摩阻角; 由剪切疲劳试验所得的沥青加铺层剪应力水平和极限剪应力,通过线性拟合得到剪切疲劳方程,计算公式如下: , 其中,表示疲劳次数; 根据疲劳次数和极限剪应力计算容许剪切强度,; 比较结构内的剪应力、结构层材料的抗剪强度和容许剪切强度,判断沥青加铺层的状态: 当时,沥青加铺层有立即破坏风险; 当时,沥青加铺层处于疲劳损伤累积阶段; 当时,沥青加铺层处于安全状态。
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