(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210669516.X (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050000 河北省石家庄市北二环东路 17号 (72)发明人 孙志棋　 (74)专利代理 机构 郑州银河专利代理有限公司 41158 专利代理师 刘帅杰 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于能量原理的沥青路面横向裂缝系 数的仿真预测方法 (57)摘要 本发明提供一种基于能量原理的沥青路面 横向裂缝系数的仿真预测方法， 属于路面断裂预 测技术领域， 包括如下步骤： S1、 将沥青 路面进行 降温； S2、 收集S1中降温的沥青路面材料参数； S3、 建立沥青路面模型； S4、 预测开裂间距。 本发 明根据不同地区的沥青 路面结构设计， 以低温开 裂指数CI为依据， 建立相应的有限元模型， 简单 直观地确定路面开裂间距， 实现横向裂缝的仿真 预测， 简化路面开裂间距计算， 为预测路面低温 开裂提供一种新思路。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114969940 A 2022.08.30 CN 114969940 A 1.一种基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： S1、 对沥青路面进行降温： 将沥青路面结构视为整体结构， 采用整体降温的方式利用有 限元软件模拟沥青路面的降温； S2、 收集S1中降温的沥青路面材 料参数； S3、 建立沥青路面模型： 通过S2中的数据建立沥青路面模型； S4、 预测开裂间距： 将S3中沥青路面模型预测开裂间距， 基于断裂力学理论提出断裂能 即沥青混合料发生破坏时所需要的能量， 以断裂能为指标综合分析低温下沥青混合料的应 力与变形情况。 2.根据权利要求1所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S1中， 不同的低温开裂指数CI对应的开裂间距L及开裂间距L的关系式如式1 ‑1： L＝100(CI+1)‑1 (式1‑1)； 式中， L—开裂间距(m)； CI—低温开裂指数。 3.根据权利要求1所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S2中， 沥青路面材料参数包括低温收缩系数和材料的力学参数， 所述低温收缩系 数的计算公式如式1 ‑2： 式中， β1—所测试件的温缩系数； ε—ΔT内的应 变差； ΔT—温度变化差； β2—标准试件的线膨胀系数。 4.根据权利要求3所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， 所述材料的力学参数中， 对沥青路面力学计算采用弹性层状体系理论模型， 如式 1‑3： E＝5308.1‑411.4T (式1 ‑3)； 式中， E—杨氏模量； T—温度。 5.根据权利要求1所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S 3中， 沥青路面模型包括层间摩阻系数、 沥青面层厚度和沥青路面模 型的建立所 需的设定条件。 6.根据权利要求5所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S 3中的沥青路面模型中， 有限元软件模拟沥青路面结构的层间接触状态时， 所述 层间摩阻系数 取值在0.1～1之间。 7.根据权利要求5所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S3中的沥青路面模型中， 沥青路面模型的建立所需的设定条件 包括： (1)各结构层是完全弹性的线变形体， 应力、 应 变之间是直线关系， 符合胡克定律； (2)各结构层内部连续， 即不 考虑物质的分子结构， 忽略结构物质的空隙；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114969940 A 2(3)材料均质， 各向同性； (4)结构物在受车轮荷载作用以前， 初应力为 零， 不考虑路面自重对应力的影响； (5)在结构物 表面作用有限尺寸的荷载， 荷载作用范围以外没有其 他荷载作用； (6)接触条件， 假设路面各层之间、 路面与路基之间是完全连续的。 8.根据权利要求1所述的基于能量原理的沥青路面横向裂缝系数的仿真预测方法， 其 特征在于， S4中， 低温下沥青混合料的应力与变形情况的积分公式见式1 ‑4， 断裂能更加准 确评价沥青混合料的性能： 式中， Gc—断裂能； εmax—为沥青混合料发生破坏时的应 变。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114969940 A 3