1.一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,包括:建立弹性固化道床的道砟级配分形模型;为道砟颗粒设置若干不同的粒径范围;将若干不同的粒径范围分别代入所述道砟级配分形模型中,并为道砟级配分形模型赋予直线分维度,得到若干级配曲线、定义为第一级配曲线组;其中,所述直线分维度为使得到的级配曲线为直线的分维度;在第一级配曲线组中筛选最优级配曲线、定义为第一级配曲线,提取第一级配曲线对应的粒径范围;将第一级配曲线对应的粒径范围代入所述道砟级配分形模型中,并为道砟级配分形模型设置若干不同的分维度,得到若干级配曲线、定义为第二级配曲线组;在第二级配曲线组中筛选最优级配曲线、定义为第二级配曲线,以第二级配曲线作为最终设计结果。
2.根据权利要求1所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述弹性固化道床的道砟级配分形模型为:r min =α×r max式中:Y(r)为通过筛孔边长为r的方孔筛的道砟颗粒质量百分比;C f 为道床脏污率;D为分维度;r max 为道砟颗粒的粒径最大值;r min 为道砟颗粒的粒径最小值;α为筛孔系数。
3.根据权利要求2所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,在得到第一级配曲线组的过程中:取道床脏污率C f =0;所述直线分维度为:D=1。
4.根据权利要求1所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,在得到第二级配曲线组的过程中,若干不同的分维度在[-10,10]间取值。
5.根据权利要求1所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述筛选最优级配曲线的方法包括:确定如下评价指标:力学性能指标、耐久性指标、聚氨酯分布均匀性指标、经济性指标和工艺稳定性指标;基于被筛选的级配曲线,开展弹性固化道床的实物试验和/或仿真模拟,得到各评价指标的值;基于灰色关联度法,计算各级配曲线在所有评价指标下的灰色关联度;以灰色关联度最高的级配曲线作为最优级配曲线。
6.根据权利要求5所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述力学性能指标包括:试件承载力;所述耐久性指标包括:试件静态模量随荷载作用次数的变化率、试件变形稳定后荷载-位移曲线的斜率、试件卸载后在指定时间内的变形恢复率、能量耗散能力和协同承载性能;所述聚氨酯分布均匀性指标包括:孔隙率空间分布变异系数;所述经济性指标包括:试件孔隙率;所述工艺稳定性指标包括:聚氨酯的膨胀力。
7.根据权利要求6所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述力学性能指标通过如下方法得到:基于被筛选的级配曲线制作试件,对试件进行单轴压缩实验,记录荷载-位移曲线,以试件屈服点的荷载作为试件承载力;所述聚氨酯分布均匀性指标如下方法得到:基于被筛选的级配曲线,建立弹性固化道床的三维模型,将模型划分为若干个长、宽、高均相同的空间,分别计算每个空间的孔隙率,通过如下公式计算孔隙率空间分布变异系数:式中:C v 为孔隙率空间分布变异系数;σ为所有空间的孔隙率的标准差;u为所有空间的孔隙率的平均值;ρ i 为第i个空间的孔隙率;n为划分的空间总数;所述经济性指标通过如下方法得到:基于被筛选的级配曲线制作试件,测量试件孔隙率;所述工艺稳定性指标通过如下方法得到:准备模具,在模具顶盖的内壁安装压力传感器;基于被筛选的级配曲线向模具内装填道砟颗粒;向模具内浇注聚氨酯;关闭模具顶盖,记录聚氨酯膨胀过程中所述压力传感器的最大受力作为聚氨酯的膨胀力。
8.根据权利要求6所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述耐久性指标的获取方法包括:基于被筛选的级配曲线制作试件;模拟重载工况,对试件施加总计N次循环荷载;期间在每M次施加循环荷载后,将试件静置设定时长、测定静态模量;其中M<1/2N;以M次为单位,绘制静态模量随荷载作用次数的变化曲线,并进行线性拟合,以线性拟合得到的直线斜率作为试件静态模量随荷载作用次数的变化率;以M次为单位,绘制试件竖向变形量随荷载作用次数的变化曲线,以变形稳定后的部分进行线性拟合,以线性拟合得到的直线斜率作为试件变形稳定后荷载-位移曲线的斜率;在测定静态模量的过程中,记录卸载后在指定时间下试件的变形恢复量,用变形恢复量除以试件的最大变形量,得到试件卸载后在指定时间内的变形恢复率。
9.根据权利要求8所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,测定静态模量的方法包括:以1mm/min的速率匀速对试件加载,加载至30kN后卸载至0kN,重复两次;以1mm/min的速率匀速对试件做第三次加载,分别记录加载值和位移曲线,直至加载至30kN;卸载,继续记录卸载后30min的位移;基于第三次加载计算静态模量:式中:C i 为静态模量;F 1 为计算静态模量的上限荷载;F 0 为计算静态模量的下限荷载;A为加载板面积;D 1 为加载值为F 1 时的位移;D 0 为加载值为F 0 时的位移。
10.根据权利要求6所述的一种装配式弹性固化道床骨料级配设计方法,其特征在于,所述协同承载性能通过如下方法获得:基于被筛选的级配曲线,建立弹性固化道床的仿真模型;仿真模拟,得到在指定荷载作用下,模型中聚氨酯材料受到的力、碎石骨料受到的力;计算协同承载性能:Rf=Fp/Fb;式中:Rf为协同承载性能;Fp为聚氨酯材料受到的力;Fb为碎石骨料受到的力。