一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法技术

本发明专利技术属于道路工程技术领域，公开了一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，包括：建立考虑温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力及其脉冲时长的力学经验模型；基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能。本发明专利技术的力学经验模型形式简洁，数值实现方法直观高效，预估车辙深度准确。预估车辙深度准确。预估车辙深度准确。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，尤其涉及一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法。

技术介绍

[0002]车辙是沥青路面主要破坏形式之一，在我国沥青路面结构中，车辙主要来源于面层沥青混合料的塑性形变累积。车辙预估模型是沥青路面设计及后续养护和改建阶段决策的重要依据。目前常用于描述车辙演变的预估模型有两类：一是基于塑性理论的力学模型，二是整合结构分析与统计回归的力学经验模型。前者基于严谨的理论和科学假说推导，可揭示沥青混合料硬化和塑性应变的演化机理，模型标定所需实验数据相对较少，且具备更好的外推性；但模型复杂，其数值化实现相当繁琐、耗时，使其实际工程应用极为有限。后者揉合了经验性的相关关系，需依赖于大量观测数据，但其模型易于理解、便于计算，在沥青路面设计等领域已有广泛应用。沥青混合料塑性应变累积的关键性外部影响因素有温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力大小及其脉冲作用时长等。既有力学模型和力学经验模型仅考虑了少数几个因素，难以准确描述沥青混合料在实际复杂荷载条件下的车辙演变。

技术实现思路

[0003]本专利技术意在提供一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，以解决现有的力学模型和力学经验模型仅考虑了少数几个因素，难以准确描述沥青混合料在实际复杂荷载条件下的车辙演变的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，包括：
[0006]建立考虑温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力及其脉冲时长的力学经验模型；
[0007]基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能；
[0008]所述力学经验模型的表达式为：
[0009][0010][0011]ξ
p
＝t
p
/a
T
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0012][0013]上式中，ε
p
表示塑性应变，β、C、α为基准加载条件下的拟合参数；N
e
为等效重复加载次数，在基准条件下，N
e
与实际加载次数N相等；t
p
表示每个加载循环中的实际应力脉冲时长；a
T
为时温等效移位因子，由动态模量实验确定；ξ
p
是由实际应力脉冲时长换算为基准条件下的等效时长；a
FT
为考虑实际与基准加载条件差异总体影响的等效因子；a0、f、g、γ、h、m、n、q是回归系数。
[0014]优选的，基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能，具体包括：
[0015]S1、在三轴应力扫描实验中选定基准加载条件，所得实验数据用于标定拟合参数β、C、α；
[0016]S2、在三轴应力扫描实验中另选不同加载条件的若干实验组，所得实验数据用于标定等效因子a
FT
；
[0017]S3、按厚度划分沥青层，应用有限元计算每层中部应力响应；
[0018]S4、利用力学经验模型，计算每层层厚中点处的塑性应变，根据层厚求得每层竖向塑性形变，求和即得车辙深度。
[0019]优选的，所述步骤S2中，在三轴应力扫描实验中选定不同加载条件的若干实验组，所得实验数据用于标定等效因子a
FT
，包括：
[0020]S21、根据各实验组对应的塑性应变曲线，确定每组首尾实际加载次数N1、N2；
[0021]S22、根据基准加载条件对应的塑性应变曲线，确定首尾等效加载次数N
e1
、N
e2
；
[0022]S23、计算每组对应的等效因子a
FT
，表达式为：
[0023][0024]S24、整合所得等效因子a
FT
，通过统计回归方法，标定回归系数a0、f、g、γ、h、m、n、q。
[0025]相比现有技术，本专利技术的有益技术效果是：
[0026]本专利技术通过引入等效因子的概念，所提出的沥青混合料力学经验性车辙模型综合考虑了温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力大小及其脉冲时长等关键性影响因素的作用，模型形式简洁，数值实现方法直观高效，预估车辙深度准确。
附图说明
[0027]图1为本专利技术提供的一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法的流程图；
[0028]图2为本专利技术提供的用于等效因子a
FT
参数标定的实验组对应偏应力历史示意图；
[0029]图3为本专利技术提供的等效因子a
FT
计算示意图；
[0030]图4为本专利技术提供的力学经验模型计算流程图；
[0031]图5为本专利技术实施例1提供的等效因子a
FT
参数标定过程中三轴应力扫描实验数据与模型拟合效果对比图；
[0032]图6为本专利技术实施例1提供的其余三轴应力扫描实验数据用于模型验证示意图；
[0033]图7为本专利技术实施例1提供的模型随机加载实验的塑性应变实验数据与模型预测对比图；
[0034]图8为本专利技术实施例1提供的基于力学经验模型的车辙深度预测图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0036]如图1所示的，一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，包括：
[0037]建立考虑温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力及其脉冲时长的力学经验模型；
[0038]基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能；
[0039]所述力学经验模型的表达式为：
[0040][0041][0042]ξ
p
＝t
p
/a
T
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0043][0044]上式中，ε
p
表示塑性应变，β、C、α为基准加载条件下的拟合参数；N
e
为等效重复加载次数，在基准条件下，N
e
与实际加载次数N相等；t
p
表示每个加载循环中的实际应力脉冲时长；a
T
为时温等效移位因子，由动态模量实验确定；ξ
p
是由实际应力脉冲时长换算为基准条件下的等效时长；a
FT
为考虑实际与基准加载条件差异总体影响的等效因子，与围压σ3、轴向应力σ1(即围压与偏应力之和)和等效脉冲时长ξ
p
相关；a0、f、g、γ、h、m、n、q是回归系数。
[0045]本专利技术所提出的力学经验模型用于描述沥青混合料在重复蠕变恢复加载中的塑性应变累积，每个加载循环包括一个压应力脉冲及一段间歇期，用以模拟实际路面上交通轴载的间断性。因此，基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能，其实施方法如下：
[0046]S1、在三轴应力扫描实验中选定基准加载条件，所得塑性应变曲线用于标定拟合参数β、C、α；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，其特征在于，包括：建立考虑温度、重复荷载作用次数、围压、偏应力及其脉冲时长的力学经验模型；基于所述力学经验模型，预估目标沥青混合料路面的车辙性能；所述力学经验模型的表达式为：所述力学经验模型的表达式为：ξ
p
＝t
p
/a
T
ꢀꢀꢀꢀ
(3)上式中，ε
p
表示塑性应变，β、C、α为基准加载条件下的拟合参数；N
e
为等效重复加载次数，在基准条件下，N
e
与实际加载次数N相等；t
p
表示每个加载循环中的实际应力脉冲时长；a
T
为时温等效移位因子，由动态模量实验确定；ξ
p
是由实际应力脉冲时长换算为基准条件下的等效时长；a
FT
为考虑实际与基准加载条件差异总体影响的等效因子；a0、f、g、γ、h、m、n、q是回归系数。2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料路面的车辙性能预估方法，其特征在于，基于所述力学经验模型，预估目...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹玮，但汉成，杜银飞，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：