一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法，其预测方法包括以下步骤：步骤一：先绘制所有现场取芯样品的载荷与时间和载荷与变形关系，直到测试停止时的载荷

A prediction method of residual life of flexible asphalt pavement

【技术实现步骤摘要】
一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法


[0001]本专利技术涉及沥青路面检测
，具体为一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法。

技术介绍

[0002]疲劳开裂是柔性路面的一种主要断裂破坏模式，是由长期反复的交通荷载引起的，疲劳开裂的发生取决于路面的结构承载力、施工质量、沥青混合料的抗开裂性能等，柔性沥青路面的剩余寿命与最大荷载应用失效数 Nf(field)max有很大的联系。
[0003]目前研究人员使用移位因子，从基于实验室的疲劳标准来预测柔性沥青路面剩余寿命，具有以下三个缺陷：
[0004]1、实验室测试不能模拟现场的实际条件；
[0005]2、实验室估计的位移因子具有不确定性；
[0006]3、预测寿命不够准确。
[0007]因此，有必要提供一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法解决上述技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法，以解决上述
技术介绍
存在的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法，其预测方法包括以下步骤：
[0010]步骤一：先绘制所有现场取芯样品的载荷与时间和载荷与变形关系，直到测试停止时的载荷
‑
变形曲线下的总面积即为总断裂能；从不同路面层获取每个样品场核心的断裂能(Γ)，等式如下：
[0011]Γ＝W/L
[0012]步骤二：式中W为做的功，大小为载荷
‑
变形曲线下的面积，L为断裂表面的单位面积，然后每个缺口样品的断裂韧性的计算公式为：
[0013][0014]步骤三：步骤三：式中W＝试样高度(mm)；a＝缺口深度(mm)；σ
max
＝破坏应力(N＝mm2)；f(a/w)是几何因子，其计算公式为：
[0015]f(a/w)＝4.782
‑
[1.219(a/r)]+{0.063e}
[0016]步骤四：然后对于用于测试已知的材料样品尺寸和基于SCB实验的时间间隔，估算每个样品的针对样品厚度校正的裂纹扩展速率，等式如下：
[0017][0018]步骤五：式中da
*
/dt为根据厚度校正的裂纹扩展速率(mm/min)，a1＝缺口深度(mm)，a2＝样品高度(mm)，T＝样品厚度(mm)，t1＝初始时间(s)， t2＝最终时间(s)，每个路面层的da
*
/dt与Γ
total
的幂回归方程的形式如下：
[0019][0020]步骤六：式中Γ
total
＝总断裂能(N/mm)；da
*
/dt＝厚度修正后的裂纹扩展速率(mm/min)；A＝截距(N/mm)；B＝Γ
total
–
(da
*
/dt)方程的斜率，将普通沥青路面和改性沥青路面的斜率相除则能得到乘数因子等式如下：
[0021]C＝B1/B2[0022]优选的，所述步骤三中的时间间隔为初始时间与最终时间的间隔。
[0023]优选的，所述步骤五中的t1为测试开始时的时刻，所述步骤五中的t2为测试结束时的时刻。
[0024]优选的，所述步骤六中的C为乘数因子，B1为普通柔性沥青路面通过步骤五中等式得到的斜率，B2为改性柔性沥青路面通过步骤五中等式得到的斜率。
[0025]优选的，所述步骤五中得到的斜率B与N
f
相乘则能得出N
f(field)max
，等式如下：
[0026]N
f(field)max
＝C
×
N
f
。
[0027]优选的，所述N
f
为普通柔性沥青路面的荷载加载失效数，所述N
f(field)max
为改性柔性沥青路面的最大荷载加载失效数。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术在难以实际进行现场测量和估计路面系统的剩余寿命时通过借助半圆弯曲测试(SCB)评估裂纹扩展，基于裂纹扩展参数从而评估沥青混合物的疲劳特性，预测柔性沥青路面剩余寿命，使用断裂力学原理评估柔性沥青路面的现场疲劳开裂特性，以评估其剩余使用寿命，能通过SCB实验室测试提供关于柔性沥青路面剩余寿命预测的可靠信息，使得对柔性沥青路面剩余寿命的预测更加准确。
附图说明
[0030]图1为本专利技术中SCB试验的荷载
‑
变形曲线；
[0031]图2为本专利技术中缺口上方的力
‑
位移和应变
‑
位移曲线；
[0032]图3为本专利技术中加载点荷载
‑
位移曲线图；
[0033]图4为本专利技术中平均断裂韧性与劲度对比图；
[0034]图5为本专利技术中裂纹扩展速率与裂纹长度的关系图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面根据本专利技术的整体结构，对其实施例进行说明。
[0037]请参阅图1
‑
5，一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法，其预测方法包括以下步骤：
[0038]步骤一：先绘制所有现场取芯样品的载荷与时间和载荷与变形关系，直到测试停止时的载荷
‑
变形曲线下的总面积即为总断裂能；从不同路面层获取每个样品场核心的断裂能(Γ)，等式如下：
[0039]Γ＝W/L
[0040]步骤二：式中W为做的功，大小为载荷
‑
变形曲线下的面积，L为断裂表面的单位面积，然后每个缺口样品的断裂韧性的计算公式为：
[0041][0042]步骤三：式中W＝试样高度(mm)；a＝缺口深度(mm)；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性沥青路面剩余寿命的预测方法，其预测方法包括以下步骤：步骤一：先绘制所有现场取芯样品的载荷与时间和载荷与变形关系，直到测试停止时的载荷
‑
变形曲线下的总面积即为总断裂能；从不同路面层获取每个样品场核心的断裂能(Γ)，等式如下：Γ＝W/L步骤二：式中W为做的功，大小为载荷
‑
变形曲线下的面积，L为断裂表面的单位面积，然后每个缺口样品的断裂韧性的计算公式为：步骤三：式中W＝试样高度(mm)；a＝缺口深度(mm)；σ
max
＝破坏应力(N＝mm2)；f(a/w)是几何因子，其计算公式为：f(a/w)＝4.782
‑
[1.219(a/r)]+{0.063e}步骤四：然后对于用于测试已知的材料样品尺寸和基于SCB实验的时间间隔，估算每个样品的针对样品厚度校正的裂纹扩展速率，等式如下：步骤五：式中da
*
/dt为根据厚度校正的裂纹扩展速率(mm/min)，a1＝缺口深度(mm)，a2＝样品高度(mm)，T＝样品厚度(mm)，t1＝初始时间(s)，t2＝最终时间(s)，每个路面层的da
*
/dt与Γ
total
的幂回归方程的形式如下：步骤六：式中Γ
total
＝总断裂能(N/mm)；da
*
/dt＝厚度修正后的裂纹扩展速率(mm/...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈鑫，刘一可，肖珂，汪海年，杨旭，刘冠群，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：