一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法与流程

本发明涉及市政道路及公路路面改造领域，具体来说，涉及一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法。

背景技术：

1、由于具有较高的强度、刚度和稳定性，半刚性基层在我国高等级路面中得到了广泛的应用。根据我国公路建设的发展速度、经济能力以及各地公路的建设情况，半刚性材料在今后相当长的时期内仍然会在基层中大量使用。

2、半刚性基层损伤普遍采用经验型作业方式，需要较长的封闭养生时间，对交通干扰较大。随着交通量的增长，半刚性基层材料损坏后，采取快速的修复方式显得日益重要。针对路面使用现状，国内外提出来采用半刚性基层快速修复技术，其中绝大多数是通过使用快硬水泥掺入早强性材料，或者加入土工织物等材料来实现基层的快速修复，但是存在很多问题，其中最重要的问题是：

3、1）成本比较高，早强剂的价格一般较高，成为限制该技术广泛应用的重要原因。

4、2）容易开裂，由于结合料化学反应过快，导致放热速率以及消耗水的速率大大增加，这时半刚性材料很容易产生早期开裂现象。

5、3）开挖后正常施工水稳，至少需要养生7天，周期较长，对社会交通影响较大。

6、国内的市政、交通等相关部门也在积极探索既能控制成本，又能减少开裂，同时还能减少工期的处置技术。

7、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为此，本发明采用的具体技术方案如下：

3、一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，该基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法包括以下步骤：

4、s1、获取半刚性基层材料的模量随龄期的增长规律。

5、s2、构建有限元模型，以仿真分析在不同基层裂缝状态下沥青路面的力学响应，同时计算面层受力情况，构建面层受力与基层开裂状态及龄期的关系曲线。

6、s3、建立试验路段，并通过试验数据修正有限元模型计算出的面层受力与龄期关系的参数。

7、s4、通过获取面层内部应力状态，得到基层开裂状态及刚度特性随龄期的变化规律。

8、s5、若检测到基层内部应力出现异常，则分析异常情况，并根据预设的阈值来评估是否需要干预限重措施。

9、进一步的，获取半刚性基层材料的模量随龄期的增长规律包括以下步骤：

10、s11、通过重型击实试验，获得半刚性基层材料的最佳含水量及最大干密度；

11、s12、测试不同龄期的水稳试件的抗压回弹模量，得到模量随龄期的增长规律。

12、进一步的，计算面层受力情况，构建面层受力与基层开裂状态及龄期的关系曲线包括以下步骤：

13、s21、构建基本条件，并建立几何模型，同时确定荷载及边界条件；将两圆荷载图式等效转化为正方形荷载；

14、s22、计算出不同模量下，不同基层裂缝状态下的面层层底拉应力及剪应力情况；

15、s23、建立面层底部最大拉应力、最大剪应力与基层开裂状态及龄期的关系曲线。

16、进一步的，构建基本条件包括：

17、各层均由均质、弹性及各向同性材料组成；

18、土基在水平方向及向下方向均为无限，路面上层表面作用有垂直均布荷载；

19、在无限远处和无限深处，应力和位移均为零；

20、基层裂缝深度为基层厚度。

21、进一步的，建立几何模型包括：

22、横向裂缝方向为垂直于行车方向；

23、网状裂缝为正方形。

24、进一步的，确定荷载及边界条件包括：

25、交通荷载采用标准轴载，并将两圆荷载图式等效转化为正方形荷载。

26、进一步的，建立试验路段，并通过试验数据修正有限元模型计算出的面层受力与龄期关系的参数包括以下步骤：

27、s31、在不同龄期施加满足预设频率的标准轴载，得到面层底部最大拉应力及最大剪应力；

28、s32、建立面层底部最大拉应力、最大剪应力与龄期的关系曲线，并修正有限元数值模拟的计算结果。

29、进一步的，修正有限元数值模拟的计算结果之后，利用修正后的面层底部最大拉应力、最大剪应力与龄期的关系曲线观察基层的模量。

30、进一步的，若检测到基层内部应力出现异常，则分析异常情况包括：

31、根据有限元模型分析及试验修正结果，绘制出面层底部最大拉应力、最大剪应力与基层开裂状态及龄期的关系曲线；

32、绘制出在正常通车状态下的面层底部最大拉应力、最大剪应力随着龄期变化的关系曲线。

33、进一步的，根据预设的阈值来评估是否需要干预限重措施包括：

34、若在正常通车状态下的面层底部最大拉应力、最大剪应力随着龄期变化的关系曲线与面层底部最大拉应力、最大剪应力与基层开裂状态及龄期的关系曲线的差值大于预设的阈值时，则增加限重措施，若否，则不增加限重措施。

35、本发明的有益效果为：

36、本发明提供的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，解决常规市政道路及公路半刚性基层修复技术中成本高、容易开裂，周期久的缺点。铺筑完半刚性基层，可直接铺筑面层，面层施工完，即可开放交通，至少缩短了常规水稳基层7天的养护时间。半刚性基层未掺加早强剂，避免的早期开裂的发生。采用有限元假定基层开裂状态并进行受力分析，试验路段内置传感器等手段，保证了数据的可信度。半刚性基层处于微裂状态，既释放了应力，又具有一定的板体性，极大的降低了发生反射裂缝的概率。

技术特征：

1.一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，该基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，所述获取半刚性基层材料的模量随龄期的增长规律包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，计算面层受力情况，构建面层受力与基层开裂状态及龄期的关系曲线包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，构建基本条件包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，建立几何模型包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，确定荷载及边界条件包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，所述建立试验路段，并通过试验数据修正有限元模型计算出的面层受力与龄期关系的参数包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，所述修正有限元数值模拟的计算结果之后，利用修正后的面层底部最大拉应力、最大剪应力与龄期的关系曲线观察基层的模量。

9.根据权利要求8所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，所述若检测到基层内部应力出现异常，则分析异常情况包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，其特征在于，根据预设的阈值来评估是否需要干预限重措施包括：

技术总结本发明公开了一种基于半刚性基层材料微裂特性的基层快速修复方法，涉及市政道路及公路路面改造领域，该方法包括以下步骤：S1、获取半刚性基层材料的模量随龄期的增长规律；S2、构建有限元模型，以仿真分析在不同基层裂缝状态下沥青路面的力学响应，同时计算面层受力情况，构建面层受力与基层开裂状态及龄期的关系曲线；S3、建立试验路段，并通过试验数据修正有限元模型计算出的面层受力与龄期关系的参数；S4、通过获取面层内部应力状态，得到基层开裂状态及刚度特性随龄期的变化规律；S5、若检测到基层内部应力出现异常，则分析异常情况，并根据预设的阈值来评估是否需要干预限重措施。解决成本高、容易开裂，周期久的缺点。技术研发人员：郝冠军,张民才,王猛,周云强,周业超,缪维,蒋韩华,齐宪,吕玉凯,朱国鹏受保护的技术使用者：中车城市交通规划设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4