基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法

本发明涉及动态模量主曲线参数设计，尤其是涉及基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法。

背景技术：

1、沥青路面设计的目的是通过合理的结构组合和材料比选，将路面结构的关键响应控制在合理的范围，以保证路面结构的使用寿命。动态模量是沥青路面结构设计的重要输入，设计具有合理动态模量的沥青混合料，对沥青面层的服役性能和使用寿命至关重要。然而，目前的沥青混合料设计仍然以经验性试错法为主，动态模量更多的是作为一种验证性参数。这种设计模式尽管可在一定程度上摆脱由未知物理机理带来的限制，但存在“性能验证试验工作量大却无法保证其实际使用性能”的不足，导致社会资源与自然资源浪费。所以严格说来，目前沥青混合料的设计方法并不是一种真正意义上的材料设计。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，基于动态模量主曲线参数，找寻结构响应与材料性能的内在联系，探索沥青路面结构设计方法的新思路，为沥青混合料动态模量的精准设计提供基础；研究成果可完善沥青路面设计方法，也能为沥青混合料动态模量精准设计提供基础和依据。

2、为实现上述目的，本发明提供了基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，包括以下步骤：

3、s1、建立基于沥青混合料动态模量主曲线参数的沥青路面结构力学响应预测模型；

4、s2、神经网络权阈值优化沥青路面结构力学响应预测模型，提高沥青路面力学响应预测模型精度；

5、s3、基于路面结构响应的动态模量主曲线参数设计及验证。

6、因此，本发明采用上述基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其技术效果如下：

7、(1)沥青混合料动态模量主曲线如同一座桥梁，一方面可以预测沥青路面的结构响应：动态模量主曲线参数一经确定，沥青混合料在不同温度-频率组合下的动态模量就可以确定，相应的路面结构响应也可以预测；另一方面，动态模量主曲线参数的取值与沥青混合料的材料特性密切相关，能够为沥青混合料的材料设计提供指导。

8、(2)基于动态模量主曲线参数，找寻结构响应与材料性能的内在联系，探索沥青路面结构设计方法的新思路，为沥青混合料动态模量的精准设计提供基础。

9、(3)研究成果可完善沥青路面设计方法，也能为沥青混合料动态模量精准设计提供基础和依据。

10、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s1中，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s12中，bp神经网络结构的确定主要包括网络层数、各层节点数和激活函数的选择，具体设置步骤如下：

4.根据权利要求3所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s122中，拟定输入层参数为主曲线方程的四个参数是动态模量主曲线的下渐近线δ、动态模量由低频向高频变化的取值范围α、影响动态模量主曲线拐点的水平位置和斜率的β和γ以及频率f，网络的输出层参数为沥青面层层底最大拉应变、基层层底最大拉应力和路基顶面竖向压应变，即输入层节点数为5，输出层节点数为3。

5.根据权利要求3所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s123中，隐含层节点数的选取与输入输出层的节点数及待求解的问题有直接关系，隐含层的节点数主要通过下面的经验公式确定，其中m为输入层节点数，n为输出层节点数，h为隐含层节点数，

6.根据权利要求3所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s124中，激活函数将数据的非线性转换引入到神经网络中，输入层与隐含层之间选择tan-sigmoid函数，该函数能将输入范围(-∞，+∞)映射到(-1，1)，隐含层与输出层之间选择线性pureline函数；

7.根据权利要求1所述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，其特征在于，在步骤s3中，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，包括以下步骤：S1、建立基于沥青混合料动态模量主曲线参数的沥青路面结构力学响应预测模型；S2、神经网络权阈值优化沥青路面结构力学响应预测模型，提高沥青路面力学响应预测模型精度；S3、基于路面结构响应的动态模量主曲线参数设计及验证。本发明采用上述的基于路面结构响应的沥青混合料动态模量参数设计方法，基于动态模量主曲线参数，找寻结构响应与材料性能的内在联系，探索沥青路面结构设计方法的新思路，为沥青混合料动态模量的精准设计提供基础；研究成果可完善沥青路面设计方法，也能为沥青混合料动态模量精准设计提供基础和依据。

技术研发人员：黄优,刘朝晖,杨鑫,柳力,余时清
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16