规划求解法在沥青混合料矿料组成比例计算的应用

杨春亮

摘要：运用EXCEl自带的规划求解法计算沥青混合料矿料组成比例计算可以大大提高试验人员的工作效率，可以快速得到预期的级配曲线。规划求解法在沥青混合料矿料組成比例计算的应用为沥青混合料配合比设计人员提供一定的借鉴意义。

Abstract： Using EXCEl's own programming solution method to calculate the mineral composition ratio of asphalt mixture can greatly improve the efficiency of the test personnel， and can quickly obtain the expected gradation curve. The application of programming solution method in calculating the mineral composition ratio of asphalt mixture can provide some reference for asphalt mixture mix designer.

关键词：规划求解法;沥青混合料;矿料组成比例;应用

Key words： Planning Solution Method;asphalt mixture;mineral composition ratio;application

中图分类号：TU528.42                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）23-0159-02

0  引言

目前，我国沥青混合料目标配合比设计矿料组成主要采取数解法或图解法来完成。图解法相对数解法计算起来更费时。随着计算机技术的越来越普及，数解法被越来越多的应用。数解法一般包括试算法、正规方程法、规划求解法等。试算法需要设计人员具有丰富的经验，且需要一定的时间来完成试算，对于初始进行级配设计人员具有一定的难度。正规方程法则略显繁琐，很多工程技术人员不宜掌握，且存在无法求解、负数解等问题。相比之下，规划求解法则使用方便、计算快捷等优点[1]，容易被广大工程技术人员使用和掌握。

“规划求解”是EXCEL一组命令的组成部分，这些命令有时也称作假设分析[2]（假设分析：该过程通过更改单元格中的值来查看这些更改对工作表中公式结果的影响）。规划规划求解在沥青混合料配合比矿料级配设计阶段应用，只要原材料单级配合适，本方法可以快速准确的计算出合成比例及目标级配。

1  录入基础数据

沥青混合料采用的原材料较多，采取其他方法计算或试算需要较多的经验及时间。采用规划求解法，可快速完成各矿料的组成比例计算。某工程LAC-20目标配合比原材料含19-26.5mm碎石、16-19mm 碎石、13.2-16mm碎石、9.5-13.2mm碎石、4.75-9.5mm碎石、2.36-4.75mm机制砂、1.18-2.36mm机制砂、0.075-1.18mm、矿粉、水泥共10种。通过前期试验室筛分试验，可以得到各矿料各筛孔通过质量百分率[3]，将各矿料对应筛孔的通过质量百分率输入至各单元格，输入完成后如图1所示。同时按照工程设计级配范围填下各筛孔上限、下限及中值。

2  输入计算公式

混合料的合成通过率=∑各矿料在该筛孔的通过百分率×各矿料在混合料中所占的质量百分率。因此在D15～O15中分别输入：

D15=D5*D14/100;

E15=E5*D14/100;

…

O15=O5*D14/14。

其中：D5、E5……O5为该档矿料各筛孔的通过百分率，D14为该矿料在混合料中所占的质量百分率。

输入完成以后采用EXCEL自动填充功能，选中D15：O15，向下填充至D24：O24。D25中输入=SUM（D15：D24），选中D25，向右自动填充至O25，即完成了合成级配的计算。输入完成后，如图2所示。

3  规划求解

如我们期望所求得的合成级配最贴近级配中值。可在D26中输入D26=ABS（D25-D26），向右自动填充至O26，并在P29求和，P29=SUM（D29：O29）。

设置规划求解条件。P29为目标值，期望得到P29的最小值。可变单元格为各矿料所占比例，即C15：C24。

添加约束条件：

①C15～C24为整数，添加C15：C24=int;

②C15～C24为正数，添加C15：C24>=0;

③合成级配最大粒径通过质量百分率为100，添加D25=100;

④各筛孔合成级配值应小于上限，添加D25：O25<=D28：O28;

⑤各筛孔合成级配值应大于下限，添加D25：O25>=D28：O28。

输入完成后如图3所示。

点击求解。EXCEL自行计算，求得各矿料质量比例如表1所示。

经过计算，合成级配符合设计要求，且最接近设计中值。如无合适解，EXCEL会自动提示。如需要增加其他约束条件，可在约束条件中增加，例如矿粉比例不超过3，则增加约束条件C23<=3，然后求解。如求得的结果不是非常满意，在计算结果的基础上，也可人工进行微调。

4  结语

利用规划求解法计算的矿料合成比例，大大降低了矿料所占比例计算的繁琐，提高了求解矿料质量比例的效率。运用规划求解，可以增加不同的约束条件，求得的合成级配更贴近期望值。

参考文献：

[1]徐文秀.Excel规划求解工具在水力计算中的应用[J].南昌工程学院学报，2008，27（1）：30-32，53.

[2]李丽霞，乔丽娜，田炳忠.规划求解法在调配剩余新拌混凝土中的应用[J].混凝土，2013，7（285）：95-98.

[3]王铁滨，周非，姜孝文.沥青路面面层混合料的配合比设计[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2004，6（1）：9-11.