一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其包括以下步骤：通过仿真软件构建路面结构模型；在仿真的路面结构模型中通过改变竖向压应力与水平摩阻力的值，得到最不利荷载点位的剪切应力和压应力；根据剪切应力和压应力分别与竖向压应力和水平摩阻力的关系获取路面结构系数；根据路面结构系数将实际里面工况中的因素转换为室内斜剪疲劳试验参数，并通过室内斜剪疲劳试验结果获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能。本发明专利技术构建了路面实际工况因素与室内斜剪试验参数之间的映射方程，实现路面工况与斜剪试验参数的转换，并借助该方程可以通过室内斜剪试验准确评估不同路面工况下的层间抗剪疲劳性能。估不同路面工况下的层间抗剪疲劳性能。估不同路面工况下的层间抗剪疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法


[0001]本专利技术涉及沥青路面层间性能检测领域，具体涉及一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法。

技术介绍

[0002]沥青路面层间结合状态是决定路面使用寿命的重要因素之一，良好的层间粘结可以有效提高路面结构的整体性，提高路面结构的疲劳寿命。文献表明，大纵坡、弯道、交叉路口、公交车站台、隧道出入口、高温、重载、低速等工况的路段，容易出现大量早期病害，路用寿命远低于预期。因此量化不同路面工况因素对层间性能的影响具有很重要的意义。
[0003]沥青路面层间抗剪性能影响因素可大体分为内因素、外因素两种。内因素包括：层间处置方法、粘结材料、界面污染、界面形态等；外因素包括：层间界面处的应力环境、应力作用时间、温度环境等。实际路况中需要考虑的外因素更为复杂，行车轴重、行车时速、行车加速度、弯道、道路纵坡、路面摩擦系数等都会对层间耐久性造成影响。在以往的研究中，通常将实际路面工况简化为层间界面处的压应力、剪切应力、加载周期、温度4个因素，研究其对层间性能的影响。
[0004]现有技术借助室内压
‑
直剪切疲劳试验探究了不同压应力、剪切应力、加载频率、温度条件下的层间抗剪疲劳性能，模拟不同路况条件下层间性能的演变，但是各试验参数与路面工况因素的相关性弱，无法转化为路面工况因素对层间性能的影响。现有技术对压
‑
直剪试验、斜剪试验中的层间应力状态与路面移动荷载下的层间应力状态进行了对比后提出，压
‑
直剪试验中的恒定压应力会强化层间性能，导致测试结果会偏大，斜剪试验更加符合实际路面层间的受力状态。
[0005]有的现有技术认为层间界面与水平面呈现25.5
°
角可用于模拟沥青路面常规行车荷载工况，有的现有技术采用45
°
角模拟桥面铺装上的常规行车工况，采用60
°
角模拟桥面铺装上的刹车制动的极端工况。可见现有研究中实际路面工况因素与室内剪切试验参数之间缺乏关联性，无法准确实现实际路面工况因素与室内剪切试验参数之间的转换，单一的斜剪角度只能模拟一种路况，难以量化不同路面工况对层间性能的影响。因此为了研究不同路面工况因素对层间性能的影响，需要一种能够根据路面实际工况因素设计计算室内斜剪试验参数并进行抗剪性能获取的方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法解决了现有技术难以量化不同路面工况对层间性能的影响的问题。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]提供一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其包括以下步骤：
[0009]S1、获取符合真实路面的结构以及材料参数，通过仿真软件构建路面结构模型；
[0010]S2、在仿真的路面结构模型中通过改变竖向压应力与水平摩阻力的值，得到最不
利荷载点位的剪切应力和压应力；
[0011]S3、根据剪切应力和压应力分别与竖向压应力和水平摩阻力的关系获取路面结构系数；
[0012]S4、根据路面结构系数将实际里面工况中的因素转换为室内斜剪疲劳试验参数，并通过室内斜剪疲劳试验结果获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能。
[0013]进一步地，符合真实路面的结构参数包括路面结构各层的厚度；符合真实路面的材料参数包括材料类型、弹性材料参数和粘弹性材料参数；其中弹性材料参数包括动态模量、密度和泊松比；粘弹性材料参数包括prony级数。
[0014]进一步地，步骤S3的具体方法为：
[0015]根据公式：
[0016]τ＝k1·
P+k3·
T
[0017]σ＝k2·
P+k4·
T
[0018]获取路面结构系数k1、路面结构系数k2、路面结构系数k3和路面结构系数k4；其中τ为路面工况下的层间界面上最不利荷载点位处的剪切应力；σ为路面实际工况下最不利荷载点位处的的压应力；P为仿真中的竖向压应力；T为仿真中的水平摩阻力。
[0019]进一步地，步骤S4中根据路面结构系数将实际里面工况中的因素转换为室内斜剪疲劳试验参数的具体方法为：
[0020]根据公式：
[0021][0022][0023]获取室内斜剪疲劳试验参数(F
*
,θ
*
)；其中F
*
为室内斜剪疲劳试验的疲劳加载力参数；θ
*
为室内斜剪疲劳试验的剪切角度；m为轴重；g为重力加速度；a为行车加速度；A1为标准轴载下，轮胎与路面的接触面积；α为道路路面坡度；A为室内斜剪疲劳试验的试样层间界面的面积。
[0024]进一步地，当场景为行车紧急制动时，行车加速度a＝gμ；μ为路面滑动摩擦系数。
[0025]进一步地，当场景为弯路时，根据公式：
[0026][0027]对行车加速度进行更新，获取新的行车加速度a*；其中v为行车速度；R为弯路半径。
[0028]进一步地，步骤S4中通过室内斜剪疲劳试验结果获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的具体方法为：
[0029]将室内斜剪疲劳试验中疲劳加载力的正矢波的幅值设定为F
*
、斜剪的剪切角度设定为θ
*
，根据行车时速设定加载频率，根据路面温度设定环境箱温度，加载疲劳破坏试验，得到层间抗剪疲劳寿命，进而得到真实工况下沥青路面层间抗剪性能。
[0030]进一步地，加载频率的获取方式为：
[0031]根据公式：
[0032]f＝0.227v
0.944
[0033]获取加载频率f。
[0034]本专利技术的有益效果为：本专利技术构建了路面实际工况因素与室内斜剪试验参数之间的映射方程，实现路面工况与斜剪试验参数的转换，并借助该方程可以通过室内斜剪试验准确评估不同路面工况下的层间抗剪疲劳性能。
附图说明
[0035]图1为本方法的流程示意图；
[0036]图2为实施例中层间斜剪试验所用装置的示意图；
[0037]图3为实施例中层间应力(σ,τ)时程曲线；
[0038]图4为实施例中最不利荷载点位层间应力(σ,τ)示意图；
[0039]图5为不同竖向压应力(F)条件下层间应力(σ,τ)演变时程曲线；
[0040]图6为不同水平摩阻力(T)条件下的层间应力(σ,τ)演变示意图；
[0041]图7为实施例中ABAQUS路面结构模型示意图；
[0042]图8为实施例中得到的斜剪疲劳试验结果。
具体实施方式
[0043]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取符合真实路面的结构以及材料参数，通过仿真软件构建路面结构模型；S2、在仿真的路面结构模型中通过改变竖向压应力与水平摩阻力的值，得到最不利荷载点位的剪切应力和压应力；S3、根据剪切应力和压应力分别与竖向压应力和水平摩阻力的关系获取路面结构系数；S4、根据路面结构系数将实际里面工况中的因素转换为室内斜剪疲劳试验参数，并通过室内斜剪疲劳试验结果获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能。2.根据权利要求1所述的获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其特征在于，符合真实路面的结构参数包括路面结构各层的厚度；符合真实路面的材料参数包括材料类型、弹性材料参数和粘弹性材料参数；其中弹性材料参数包括动态模量、密度和泊松比；粘弹性材料参数包括prony级数。3.根据权利要求1所述的获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：根据公式：τ＝k1·
P+k3·
Tσ＝k2·
P+k4·
T获取路面结构系数k1、路面结构系数k2、路面结构系数k3和路面结构系数k4；其中τ为路面工况下的层间界面上最不利荷载点位处的剪切应力；σ为路面实际工况下最不利荷载点位处的压应力；P为仿真中的竖向压应力；T为仿真中的水平摩阻力。4.根据权利要求3所述的获取真实工况下沥青路面层间抗剪性能的方法，其特征在于，步骤S4中根据路面结构系数将实际里面工况中的因素转换为室内斜剪疲劳试验参数的具体方法为：根据公式：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杨权，艾长发，田港胜，尹强，孙学鹏，李点点，任东亚，孔林，李学友，
申请(专利权)人：成都市路桥经营管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：