CN113486497B - 路基松铺厚度的计算方法和装置 - Google Patents

路基松铺厚度的计算方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了路基松铺厚度的计算方法和装置，所述方法包括：获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基每层的最大松铺厚度。本发明通过综合考虑路基、填料和振动轮等相关因素最终确定路基填料的松铺厚度，通过这种方式可以使确定的松铺厚度更加精准，有利于提高路基的压实质量。

Description

路基松铺厚度的计算方法和装置
技术领域
本发明涉及路基施工技术领域，具体而言，涉及路基松铺厚度的计算方法和装置。
背景技术
高速铁路路基作为一种铁路运输过程中的主要承重结构，为保证铁路路基在承担高频次荷载作用下还能保持原有的结构稳定性，施工阶段的压实作用就表现得尤为重要。目前在施工阶段仍缺乏根据填料的性质以及压实工况得出合理的松铺厚度的计算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供路基松铺厚度的计算方法和装置，以改善上述问题。
为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一方面，本申请实施例提供了路基松铺厚度的计算，所述方法包括：
获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算路基填料每层的最大松铺厚度。
可选的，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述第一参数，构建所述路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图；
根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
可选的，所述根据所述竖向加速度幅值云图，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程；
根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
可选的，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
获取所述竖向加速度幅值云图中，Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值；
基于所述Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值构建加速度幅值衰减曲线；
根据所述加速度幅值衰减曲线得到加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
可选的，所述基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度后，还包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图；
根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程和构建加速度幅值衰减方程；
根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式。
可选的，所述根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式后，还包括：
获取现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标；
基于所述现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标和所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式计算现场施工过程中所述路基填料中任意一点的竖向加速度幅值。
可选的，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(1)构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，所述公式(1)为：
Figure BDA0003113024860000041
公式(1)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为所述振动轮的半径；y1为所述振动轮沿y轴的最大位移量。
可选的，所述基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度后，还包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(2)构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式，所述公式(2)为：
Figure BDA0003113024860000042
公式(2)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标。
可选的，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(3)构建所述振动波在路基填料中的传播方程，所述公式(3)为：
Figure BDA0003113024860000051
公式(3)中，a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标，m为常数；
根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
第二方面，本申请实施例提供了路基松铺厚度的计算装置，所述装置包括第一获取模块、第一构建模块和第一计算模块。
所述第一获取模块，用于获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
所述第一构建模块，用于基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
所述第一计算模块，用于基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度。
第三方面，本申请实施例提供了路基松铺厚度的计算设备，所述设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行所述计算机程序时实现上述路基松铺厚度的计算方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述路基松铺厚度的计算方法的步骤。
本发明的有益效果为：
本发明通过综合考虑路基、填料和振动轮等相关因素最终确定路基填料的松铺厚度，通过这种方式可以使确定的松铺厚度更加精准，有利于提高路基的压实质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例中所述的路基松铺厚度的计算方法流程示意图；
图2是本发明实施例中所述的路基松铺厚度的计算装置结构示意图；
图3是本发明实施例中所述的路基松铺厚度的计算设备结构示意图；
图4是本发明实施例中所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了路基松铺厚度的计算方法，该方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3。
步骤S1、获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
步骤S2、基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
步骤S3、基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算路基填料每层的最大松铺厚度。
在本实施例中，具体为，压路机振动轮的参数包括振动轮的宽度和振动轮的直径，压路机荷载信息包括压路机重力、压路机激振力和压路机振动频率；通过使用ABAQUS有限元仿真软件建立路基压实动力学模型，再通过路基压实动力学模型得到所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图，所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图如图4所示，可以看出在瞬时时刻的竖向(y方向)加速度幅值云图振动波三维方向以近似椭球面的方式在路基填料中传播；
设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，通过所述竖向加速度幅值云图可以得到所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，具体为所述竖向加速度幅值云图为多个小方格组成，通过每个小方格的规格即可得到所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过所述椭球面的短轴长度a、所述椭球面的中轴长度b和所述椭球面的长轴长度c可以构建所述振动波在路基填料中的传播方程，所述振动波在路基填料中的传播方程为：
Figure BDA0003113024860000091
公式(1.1)中，a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标，m为常数，m为常数其不同值表示了不同椭球面；
构建的所述加速度幅值衰减方程为：
A＝f(L),(L≥0) (1.2)
公式(1.2)中，A为竖向加速度幅值；L为所述竖向加速度幅值云图中，Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离；
公式(1.1)通过变化可以得到公式(1.3)：
Figure BDA0003113024860000092
公式(1.2)中L和公式(1.3)中cm具有相同的物理意义，因此将联立(1.2)和公式(1.3)即可得到所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式，如公式(1.4)所示，
Figure BDA0003113024860000093
公式(1.4)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；
通过公式(1.4)，可以实时计算路基填料上任一点的加速度幅值，实现实时监控加速度幅值的目的；
此外，根据不同椭球面上加速度幅值的大小，还可以基于公式(1.4)建立加速度幅值范围与三维坐标系的关系，如公式(1.5)所示：
Figure BDA0003113024860000101
利用公式(1.5)，当A等于竖向加速度幅值阈值时，根据x、y和z各自的取值范围即可确定y的最大值，即ymax，计算出ymax即可认为在施工过程中填料每层的最大松铺厚度不超过ymax才可满足填筑要求，其中当A竖向加速度幅值为竖向加速度幅值阈值时，此时的填料认为达到了压实要求，本实施例中竖向加速度幅值阈值为60％*Amax，Amax通过所述竖向加速度幅值云图可以获取得到。
本实施例通过综合考虑路基、填料和振动轮等相关因素最终确定路基填料的松铺厚度，通过这种方式可以使确定的松铺厚度更加精准，有利于提高路基的压实质量。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S2，还可以包括步骤S21和步骤S22。
步骤S21、基于所述第一参数，构建所述路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图；
步骤S22、根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S22，还可以包括步骤S221、步骤S222、步骤S223和步骤S224。
步骤S221、根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
步骤S222、基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
步骤S223、根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程；
步骤S224、根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S2，还可以包括步骤S23、步骤S24、步骤S25和步骤S26。
步骤S23、基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
步骤S24、获取所述竖向加速度幅值云图中，Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值；
步骤S25、基于所述Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值构建加速度幅值衰减曲线；
步骤S26、根据所述加速度幅值衰减曲线得到加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S3后，还可以包括步骤S4、步骤S5和步骤S6。
步骤S4、基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图；
步骤S5、根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程和构建加速度幅值衰减方程；
步骤S6、根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S6后，还可以包括步骤S7和步骤S8。
步骤S7、获取现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标；
步骤S8、基于所述现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标和所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式计算现场施工过程中所述路基填料中任意一点的竖向加速度幅值。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S2，还可以包括步骤S27和步骤S28。
步骤S27、基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
步骤S28、基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(1)构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，所述公式(1)为：
Figure BDA0003113024860000121
公式(1)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为所述振动轮的半径；y1为所述振动轮沿y轴的最大位移量。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S3后，还可以包括步骤S9和步骤S10。
步骤S9、基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
步骤S10、基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(2)构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式，所述公式(2)为：
Figure BDA0003113024860000131
公式(2)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标。
在本公开的一种具体实施方式中，所述步骤S2，还可以包括步骤S29、步骤S210和步骤S211。
步骤S29、基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
步骤S210、基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(3)构建所述振动波在路基填料中的传播方程，所述公式(3)为：
Figure BDA0003113024860000141
公式(3)中，a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标，m为常数；
步骤S211、根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
实施例2
如图2所示，本实施例提供了路基松铺厚度的计算装置，所述装置包括第一获取模块701、第一构建模块702和第一计算模块703。
所述第一获取模块701，用于获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
所述第一构建模块702，用于基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
所述第一计算模块703，用于基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度。
本实施例通过综合考虑路基、填料和振动轮等相关因素最终确定路基填料的松铺厚度，通过这种方式可以使确定的松铺厚度更加精准，有利于提高路基的压实质量。
在本公开的一种具体实施方式中，所述构建模块702还包括第一构建单元7021和第二构建单元7022。
所述第一构建单元7021，用于基于所述第一参数，构建所述路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图；
所述第二构建单元7022，用于根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述第二构建单元7022还包括设定子单元70221、第一构建子单元70222、第二构建子单元70223和第三构建子单元70224。
所述设定子单元70221，用于根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
所述第一构建子单元70222，用于基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
所述第二构建子单元70223，用于根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程；
所述第三构建子单元70224，用于根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述构建模块702还包括第三构建单元7023、第一获取单元7024、第四构建单元7025和第五构建单元7026。
所述第三构建单元7023，用于基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
所述第一获取单元7024，用于获取所述竖向加速度幅值云图中，Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值；
所述第四构建单元7025，用于基于所述Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值构建加速度幅值衰减曲线；
所述第五构建单元7026，用于根据所述加速度幅值衰减曲线得到加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括第二计算模块704、第二构建模块705和第三构建模块706。
所述第二计算模块704，用于基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图；
所述第二构建模块705，用于根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述振动波在路基填料中的传播方程和构建加速度幅值衰减方程；
所述第三构建模块706，用于根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式。
在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括第二获取模块707和第三计算模块708。
所述第二获取模块707，用于获取现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标；
所述第三计算模块708，用于基于所述现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标和所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式计算现场施工过程中所述路基填料中任意一点的竖向加速度幅值。
在本公开的一种具体实施方式中，所述构建模块702还包括第二获取单元7027和第六构建单元7028。
所述第二获取单元7027，用于基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
所述第六构建单元7028，用于基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(1)构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，所述公式(1)为：
Figure BDA0003113024860000171
公式(1)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为所述振动轮的半径；y1为所述振动轮沿y轴的最大位移量。
在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括第三获取模块709和第四构建模块7010。
所述第三获取模块709，用于基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
所述第四构建模块7010，用于基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(2)构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式，所述公式(2)为：
Figure BDA0003113024860000181
公式(2)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标。
在本公开的一种具体实施方式中，所述构建模块702还包括第三获取单元7029、第七构建单元70210和第八构建单元70211。
所述第三获取单元7029，用于基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
所述第七构建单元70210，用于基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(3)构建所述振动波在路基填料中的传播方程，所述公式(3)为：
Figure BDA0003113024860000191
公式(3)中，a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标，m为常数；
所述第八构建单元70211，用于根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
需要说明的是，关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
实施例3
相应于上面的方法实施例，本公开实施例还提供了路基松铺厚度的计算设备，下文描述的路基松铺厚度的计算设备与上文描述的路基松铺厚度的计算方法可相互对应参照。
图3是根据一示例性实施例示出的路基松铺厚度的计算设备800的框图。如图3所示，该路基松铺厚度的计算设备800可以包括：处理器801，存储器802。该路基松铺厚度的计算设备800还可以包括多媒体组件803，输入/输出(I/O)接口804，以及通信组件805中的一者或多者。
其中，处理器801用于控制该路基松铺厚度的计算设备800的整体操作，以完成上述的路基松铺厚度的计算方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该路基松铺厚度的计算设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该路基松铺厚度的计算设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该路基松铺厚度的计算设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，该路基松铺厚度的计算设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的路基松铺厚度的计算方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的路基松铺厚度的计算方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由该路基松铺厚度的计算设备800的处理器801执行以完成上述的路基松铺厚度的计算方法。
实施例4
相应于上面的方法实施例，本公开实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的路基松铺厚度的计算方法可相互对应参照。
一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的路基松铺厚度的计算方法的步骤。
该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，包括：
获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算路基填料每层的最大松铺厚度，其中，所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式为：
Figure FDA0003427341290000011
公式(1)中，A为加速度幅值；a为椭球面的短轴长度；b为椭球面的中轴长度；c为椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为振动轮的半径；y1为所述振动轮沿纵轴的最大位移量；
当A取值为所述竖向加速度幅值阈值时，根据x、y和z各自的取值范围计算得到y的最大值，将y的最大值记为所述最大松铺厚度。
2.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述第一参数，构建所述路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在路基填料上的竖向加速度幅值云图；
根据所述竖向加速度幅值云图，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
3.根据权利要求2所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述根据所述竖向加速度幅值云图，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，构建所述振动波在路基填料中的传播方程；
根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程；
根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
4.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，构建振动波在路基填料中的传播方程；
获取所述竖向加速度幅值云图中，Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值；
基于所述Z轴方向竖向加速度幅值测点距震源的水平距离和所述竖向加速度幅值测点的竖向加速度幅值最大值构建加速度幅值衰减曲线；
根据所述加速度幅值衰减曲线得到加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
5.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度后，还包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图；
根据所述竖向加速度幅值云图，构建振动波在路基填料中的传播方程和构建加速度幅值衰减方程；
根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式。
6.根据权利要求5所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式后，还包括：
获取现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标；
基于所述现场施工过程中所述路基填料中任意一点的三维坐标和所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式计算现场施工过程中所述路基填料中任意一点的竖向加速度幅值。
7.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(1)构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，所述公式(1)为：
Figure FDA0003427341290000051
公式(1)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为所述振动轮的半径；y1为所述振动轮沿y轴的最大位移量。
8.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度后，还包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(2)构建所述路基填料上任意一点的三维坐标与此点的加速度幅值的关系式，所述公式(2)为：
Figure FDA0003427341290000052
公式(2)中，A为加速度幅值；a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标。
9.根据权利要求1所述的路基松铺厚度的计算方法，其特征在于，所述基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式，包括：
基于所述路基压实动力学模型，得到所述振动轮在振动压实过程中在所述路基填料上的竖向加速度幅值云图，根据所述竖向加速度幅值云图，设定振动波在路基填料的三维方向传播过程中形成的椭球面为标准椭球面，获取所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度；
基于所述椭球面的短轴、中轴和长轴的长度，通过公式(3)构建所述振动波在路基填料中的传播方程，所述公式(3)为：
Figure FDA0003427341290000061
公式(3)中，a为所述椭球面的短轴长度；b为所述椭球面的中轴长度；c为所述椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标，m为常数；
根据所述竖向加速度幅值云图构建加速度幅值衰减方程，根据所述加速度幅值衰减方程和所述振动波在路基填料中的传播方程，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式。
10.一种路基松铺厚度的计算装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取第一参数和第二参数，所述第一参数包括所述路基的土体参数、压路机振动轮的参数和所述压路机荷载信息，所述第二参数包括竖向加速度幅值阈值；
第一构建模块，用于基于所述第一参数，构建路基压实动力学模型，基于所述路基压实动力学模型，构建加速度幅值范围与三维坐标系的关系式；
第一计算模块，用于基于所述竖向加速度幅值阈值和所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式计算所述路基填料每层的最大松铺厚度，其中，所述加速度幅值范围与三维坐标系的关系式为：
Figure FDA0003427341290000071
公式(1)中，A为加速度幅值；a为椭球面的短轴长度；b为椭球面的中轴长度；c为椭球面的长轴长度；x为路基填料上任一点的横坐标；y为路基填料上任一点的纵坐标；z为路基填料上任一点的竖坐标；r为振动轮的半径；y1为所述振动轮沿纵轴的最大位移量；
当A取值为所述竖向加速度幅值阈值时，根据x、y和z各自的取值范围计算得到y的最大值，将y的最大值记为所述最大松铺厚度。
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