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原文传递一种基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法

专利名称：	一种基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法
摘要：	本发明公开了一种基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，包括：检测路面损伤、车辙、平整度及抗滑性；计算使用性能指数；对评价路面进行取芯；采集单轴重复直接拉伸试验，确定疲劳参数修正参数；采用两步割线法确定流变次数；确定评价路段路用性能指标，流变次数和马歇尔稳定度；构建各评价路段的评价指标构成矩阵；构建标准化矩阵，构建指标最大灰色物元；求解关联度矩阵；计算判断矩阵；根据判断矩阵求解最大特征值，采用一致性指标衡量矩阵一致性；确定评价指标权重矩阵；确定各路段与最佳事物灰元的关联度；根据各路段与最佳事物灰元的关联度的大小，评价各路段路用性能。本发明能确定路面路段养护优先级排序，合理利用养护资金。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	罗蓉;王锦腾;杨洋;于晓贺;程博文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910740946.4
公开号：	CN110501221A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	刘琰
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： S1、通过道路综合检测车检测路面损伤、车辙、平整度及抗滑性； S2、根据路面检测结果计算使用性能指数； S3、对评价路面进行取芯，每公里取多个芯样，将芯样沿分界面切割为中、下面层，分别进行单轴重复直接拉伸试验、重复加载试验和芯样马歇尔试验； S4、采用单轴重复直接拉伸试验，确定疲劳参数修正Paris参数和 S5、根据重复加载试验的应变数据，采用两步割线法确定流变次数FN； S6、以单位长度的路段为评价路段，确定评价路段路用性能指标和流变次数FN和马歇尔稳定度MS； S7、对于n个评价指标，m个评价路段，构建各评价路段的评价指标构成矩阵； S8、对矩阵评价指标构成矩阵进行数据量纲一的量处理，构建标准化矩阵，并以越大越优型准则构建指标最大灰色物元； S9、求解标准矩阵与最佳灰元的关联度，得到关联度矩阵； S10、根据层次分析法确定各指标的权重系数，层次分析法中包括目标层、准则层和指标层，得到判断矩阵； S11、根据判断矩阵求解最大特征值，采用一致性指标衡量矩阵一致性； S12、根据指标层相对准则层元素比较和准则层相对目标层元素比较确定评价指标权重矩阵； S13、根据关联度矩阵和各指标权重系数确定各路段与最佳事物灰元的关联度； S14、根据各路段与最佳事物灰元的关联度的大小，评价各路段路用性能。 2.根据权利要求1所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S1的具体方法为：通过道路综合检测车检测路面损伤、车辙、平整度及抗滑性；并计算路面损坏状况指数PCI，路面行驶质量指数IRI，路面车辙深度指数RDI和抗滑系数SRI；其公式为：其中，DR为路面破损率；IRI为路面平整度；RD为车辙深度；SRImin为标定系数。 3.根据权利要求2所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：根据路面检测结果计算使用性能指数PQI： PQI＝ωPCIPCI+ωRQIRQI+ωRDIRDI+ωSRISRI 其中，ωPCI、ωRQI、ωRDI、ωSRI为权重系数。 4.根据权利要求1所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：采集重复直接拉伸实验中的应力、应变数据，计算两个应变水平的动态模量和相位角，其公式为：其中，E为复数模量，MPa；E’为存储模量；E”为损失模量；\|E\|为动态模量；为相位角；根据20με和200με水平的动态模量、相位角、加载应力应变数据确定耗散虚拟应变能DPSE及表观应力振幅σ，其公式为：其中，σ0为应力振幅；ε0为应变振幅；为200με水平的每个周期相位角；为20με水平的相位角；采用幂函数拟合耗散虚拟应变能和表观应力振幅，根据拟合参数确定修正Paris参数和其公式为： DPSE＝mNk 其中，m，k，A，B，b均为拟合参数，c为芯样实测空隙率。 5.根据权利要求1所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：根据流变次数试验数据绘制应变随加载周期的变化图，沿加载周期增大方向，确定割线斜率最小值k1对应的加载周期N1；沿加载周期减小方向绘制应变随加载周期的变化图，确定割线斜率最小值k2对应的加载周期N2，其公式为：其中，k2为以加载结束周期为原点的割线斜率；N’为试验总加载周期； ε(N)为加载周期对应的永久变形；绘制加载周期N1至加载周期N2之间永久变形随加载周期变化曲线，沿加载周期增大方向，以N2为原点确定割线斜率k3最小点对应加载周期N3，即流变次数FN，其公式为： 6.根据权利要求1所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S7-步骤S9的具体方法为：对于n个评价指标，m个评价路段，各评价路段的评价指标构成矩阵：R＝(Cij)m×n；其中，元素Cij表示第i个评价路段第j个指标，i＝1，…，m；j＝1，…，n；对矩阵R进行数据量纲一的量处理，构建标准化矩阵R＝(βij)m×n，并以越大越优型准则构建指标最大灰色物元；其公式为：求解标准矩阵与最佳灰元的关联度，关联度矩阵为RL；其中，△ij为事物j与最佳事物的第i个事物特征和灰量值之差，计算为Δij＝\|C0j-Cij\|；ρ为模型系数。 7.根据权利要求1所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S10的具体方法为：根据评价目标构建三层层次分析模型，分别为目标层、准则层和指标层，比较同一层次元素相对上一层的影响，元素之间相互比较，并根据重要性赋值，用αij表示元素xi与xj对上一层影响的大小，将所有对比因子汇总得到判断矩阵Aij； 8.根据权利要求7所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S11的具体方法为：根据矩阵A求解最大特征值λmax，采用一致性指标CI衡量矩阵一致性；根据方案层对准侧层元素的层次单排序一致性指标为CIj，相应的平均一致性指标为RIj；若CR满足取值要求，则矩阵满足一致性。 9.根据权利要求8所述的基于路面使用性能与材料性能的路用性能评价方法，其特征在于，步骤S12-步骤S13的具体方法为：根据指标层相对准则层元素比较和准则层相对目标层元素比较确定评价指标权重矩阵w； ω＝[ω1 ω2 ω3 ω4 ω5] 根据关联度矩阵和各指标权重系数确定各路段与最佳事物灰元的关联度；
所属类别：	发明专利