基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法、装置及介质与流程

本发明涉及道路工程，尤其涉及一种基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法、装置及介质。

背景技术：

1、随着交通流量的不断增长，现有道路网承担的通行压力日益加剧，既有高速公路的改扩建需求逐步提升。现有技术中，在新旧路面的拼接研究方面，主要是依据经验的一些设计原则和施工技术，新旧路面拼接的内容研究较少。

2、对于新旧基层拼接部位处治一般采用水泥浆、乳化沥青等材料，使用刷子刷涂拼接材料，传统材料的拼接耐久性较差，施工复杂均匀性低，容易引起拼接效果不良、进而引发路面结构内部病害，基层材料抗裂性能不达标，严重影响高速公路使用寿命。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法、装置及介质，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，包括如下步骤：

3、通过有限元方法得到路面拼接结构基层最大拉应力；

4、基于所述最大拉应力，限定拼接材料抗拉强度阈值；

5、根据所述抗拉强度阈值，对拼接界面剂不同组分及水泥参量进行拉拔试验及劈裂试验，得到满足所述抗拉强度阈值的拼接界面剂组分和水泥参量；

6、对基层拼接界面均匀喷涂拼接界面剂，进行拼接工艺。

7、进一步地，所述通过有限元方法得到路面拼接结构基层最大拉应力，包括：

8、对路面结构进行分层建模，组合得到新旧路面拼接的路面结构模型；

9、定义各层材料属性，划分网格，施加荷载及边界条件；

10、计算得到基层最大拉应力。

11、进一步地，所述对路面结构进行分层建模时，对路面结构层分别单独建模并进行装配，定义位置约束得到完整的路面结构模型。

12、进一步地，所述新旧路面拼接的路面结构模型中，对新旧路面进行统一罩面，从上至下逐结构层设置拼接台阶直至地基。

13、进一步地，所述划分网格时，使用六面体进行划分，且在重点区域的网格小于其他区域。

14、进一步地，所述定义各层材料属性包括：各层采用材料的模量及泊松比。

15、进一步地，所述施加荷载包括单轴双圆均布荷载，并给定标准轴载、加载长度、常规荷载及轮隙间距。

16、进一步地，所述进行拼接工艺时，掺入聚丙烯腈纤维，在拼接之前，通过无侧限抗拉强度试验、干缩试验及温缩试验，确定聚丙烯腈的最佳参量。

17、本发明还包括一种基于有限元的改扩建大厚度摊铺基层处理装置，使用如上述的有限元方法，包括：

18、分层建模单元，所述分层建模单元用于对路面结构进行分层建模，组合得到新旧路面拼接的路面结构模型；

19、处理单元，所述处理单元用于定义各层材料属性，划分网格，施加荷载及边界条件；

20、计算单元，所述计算单元用于计算得到基层最大拉应力。

21、本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的有限元方法。

22、本发明的有益效果为：本发明通过有限元方法得到需要改扩建的大厚度摊铺在路面拼接结构基层的最大拉应力，通过此最大拉应力，来限定拼接材料的抗拉强度阈值，从而对界面拼接的性能提出标准，通过此标准，对界面剂不同组分及水泥参量进行拉拔试验和劈裂试验，从中选出满足抗拉强度阈值的界面剂组分和水泥参量，改变传统拼接材料的拼接耐久性较差的问题，最后在基层的拼接界面均匀喷涂界面剂，进行拼接工艺，从而保证大厚度摊铺基层在改扩建中的拼接效果，保证基层的抗裂性能，保证高速公路的使用寿命。

技术特征：

1.一种基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述通过有限元方法得到路面拼接结构基层最大拉应力，包括：

3.根据权利要求2所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述对路面结构进行分层建模时，对路面结构层分别单独建模并进行装配，定义位置约束得到完整的路面结构模型。

4.根据权利要求2所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述新旧路面拼接的路面结构模型中，对新旧路面进行统一罩面，从上至下逐结构层设置拼接台阶直至地基。

5.根据权利要求2所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述划分网格时，使用六面体进行划分，且在重点区域的网格小于其他区域。

6.根据权利要求2所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述定义各层材料属性包括：各层采用材料的模量及泊松比。

7.根据权利要求2所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述施加荷载包括单轴双圆均布荷载，并给定标准轴载、加载长度、常规荷载及轮隙间距。

8.根据权利要求1所述的基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法，其特征在于，所述进行拼接工艺时，掺入聚丙烯腈纤维，在拼接之前，通过无侧限抗拉强度试验、干缩试验及温缩试验，确定聚丙烯腈的最佳参量。

9.一种基于有限元的改扩建大厚度摊铺基层处理装置，其特征在于，使用如权利要求2至8中任一项所述的有限元方法，包括：

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2-8中任一项所述的有限元方法。

技术总结
本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种基于有限元的扩建大厚度摊铺基层处理方法、装置及介质，包括如下步骤：通过有限元方法得到路面拼接结构基层最大拉应力；基于最大拉应力，限定拼接材料抗拉强度阈值；根据抗拉强度阈值，对拼接界面剂不同组分及水泥参量进行拉拔试验及劈裂试验，得到满足抗拉强度阈值的拼接界面剂组分和水泥参量；对基层拼接界面均匀喷涂拼接界面剂，进行拼接工艺。本发明中，改变传统拼接材料的拼接耐久性较差的问题，最后在基层的拼接界面均匀喷涂界面剂，进行拼接工艺，从而保证大厚度摊铺基层在改扩建中的拼接效果，保证基层的抗裂性能，保证高速公路的使用寿命。

技术研发人员：周跃明,严承俊,单双龙,褚少华,何进,季鹏程
受保护的技术使用者：江苏镇江路桥工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15