沥青路面均匀性定量评价的分形方法

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1、第35卷，第1期公路工程Vo1．35．No．12010年2月HighwayEngineeringFeb．，2010沥青路面均匀性定量评价的分形方法王昌衡，周吴军(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)[摘要]应用分形理论对沥青混凝土路面的均匀性进行研究。以沥青路表面轮廓的曲折边界为研究载体，用分形参数对路表面的特性进行描述，作为评价均匀性的依据。提出了评价沥青混凝土离析的新方法。[关键词】分形；分维数；均匀性；离析[中圈分类号]U416．217[文献标识码】A[文章编号]1674—0610(2010)O1一Ol17～O4EvaluationoftheHomogeneityofA

2、sphaltPavementBasedonFractalMethodWANGChangheng，ZHOUWujun(CivilEngineeringCollege，HunanUniversity，Changsha，Hunan410082，China)[Abstract]Basedonthefractaltheory，theHomogeneityofasphaltpavementisstudied．Usethetortuousborderofasphaltpavementsurfaceasstudyvector，Evaluatetheuniformityofthepavementbyf

3、ractaldimension．Itisinstructivetoassessthesegregationofasphaltpavementquantitativelybythemethodmentionedinthispaper．[Keywords]fractal；fractaldimension；uni~rmity；segregation沥青混凝土的均匀性关系到路面的使用质量和据，基于分形理论提出分维特征参数作为描述沥青使用寿命。我国高速公路沥青路面的一些早期损坏混合料离析的指标，对路表面构造轮廓具有的分形现象，都与沥青混凝土的不均匀性有极大的关系。特征进行计算分析，发现不同级配

4、的路表面构造轮目前国内外关于沥青混凝土均匀性的定量评价不是廓具有不同分维值。在试验研究和理论分析的基础很多，主要集中在利用一些非直接的参数指标(如上，提出路表面构造轮廓的分形评价指标。铺设温度、密度)来间接评价均匀性，这些方法多是1分形理论简介通过大量实践建立的经验指标来评价离析程度，亦都有各自的局限性。常用的有视觉识别、铺砂试验、曼德伯罗特就职IBM(InternationalBusiness核子密度仪等。Machine)公司研究中心物理部，于1974年萌生一种2000年，奥本大学国家沥青技术研究中心利用新的几何测量思想，用这个思想描述股票价格波动，红外热成像仪和激光断面仪，采用温

5、度差指标来评结果显示整个市场从它的最大尺度到最小尺度是自价离析。2004年，吴军霞“等人提出沥青混凝土的相似的，这就是分形的雏形。1975年，他用法文出离析程度可以从空隙率、沥青含量和级配的变化来版了专著《分形对象：形、机遇与维数》(Fractals：预测，并给出了预测的计算公式。我国同济大学孙Form，ChanceandDimension)，标志着分形理论的正立军提出的采用数字图像处理技术评价沥青混凝土式诞生。分形是直接从非线性复杂系统的本身的离析方法，借助所取试件截面上一定区域的集料人手，从未经简化和抽象的研究对象本身去认识其面积累计之和的差异，定量地评价沥青混凝土的离内在的规律

6、性。变换法(VariationMethod)是Debuc析程度。等介绍的方法，这种计算方法是尺码法的一种变本文基于分形理论，借助激光断面构造仪，测量异算法，为采用简单的方法就可直观的计算表面轮获得能精确描述沥青路面表面轮廓曲折边界的数廓分形维数提供了可能。[收稿日期]2009—04—28[作者简介]王昌衡(1957一)，男，湖南衡阳人，副教授，主要从事路基路面研究。118公路工程35卷同时，之所以可以选取沥青混凝土路表面的构2分形维数的计算造轮廓作为研究主体，沥青路表面轮廓的不规则性计算表面轮廓分形维数的原理见图1，这种计直接由路表面具有分形特征集料的裸露决定，这种算方法是尺码法的一

7、种变异算法，以宽为r的矩形裸露在路表面宏观构造到微观尺度上是连续分布盒子首尾连接将表面轮廓曲线覆盖起来，令第i个的。路表面轮廓的不规则线可以粗略地认为是相似框内表面轮廓的最大值与最小值之差为日，将所有的，并且是近似重复的，在一定尺度范围内具有一定矩形的高和宽相乘并且加起来得到总面积

8、s(r)，若的自相似性。因此在对路表面轮廓的不规则性进行尺度r很小，则值就逼近曲线的长度。因此，等价描述时可以采用分形分析的方法。的测量度数l，(r)的表达式为：3分维数在均匀