一种路面使用性能预测方法技术

本发明专利技术公开一种路面使用性能预测方法，包括以下步骤：基于沥青路面使用性能指标历史检测数据和沥青路面现场芯样初始动态模量对修正S曲线模型进行修正，获得基于材料性能改进的修正S曲线模型；通过基于材料性能改进的修正S曲线模型对沥青路面使用性能指标进行预测。本发明专利技术以材料性能参数表征不同的养护措施和养护时机，能够以此参数控制沥青路面使用性能指标的衰变速率，避免路面使用性能预测模型参数对历史养护数据的依赖；同时，沥青路面的材料性能获取相对容易，不会为预测模型参数获取带来困难；另外，本发明专利技术的方法能够有效提高传统修正S曲线模型的预测精度，简化传统修正S曲线模型的模型参数，可为沥青路面养护决策提供基础。供基础。供基础。

【技术实现步骤摘要】
一种路面使用性能预测方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，尤其是涉及一种路面使用性能预测方法。

技术介绍

[0002]随着经济的迅速发展，高速公路里程不断增加。其中，养护里程占比99％。路面服役性能的准确评价和预测是路面养护设计的前提和基础，养护方案要根据路面性能状况确定，长远的养护规划离不开路面性能的准确预测，因此世界各国都不断对路面服役性能的评价和预测进行研究。沥青路面服役性能预测模型主要分为经验性模型、力学模型和力学
‑
经验模型。其中，力学模型和力学经验性的通用性更好，但相关参数计算复杂、获取困难，为模型的广泛应用带来较大阻碍；经验性模型往往都是经验性的，需要大量的历史数据进行相关参数的校正，因此具有变异性强的特点。
[0003]沥青路面在服役期间由于路面反复采取不同养护措施，路面的衰变速率是不断变化的。哪怕对于同一路段、同一路面结构也需要根据养护措施和养护时间的变化反复变换模型参数。因此，上述经验模型在实际使用过程中依赖大量的历史检测数据和历史养护数据。一旦原始数据不足或原始数据发生变异，模型的应用便受到较大阻碍。即使结合人工智能的路面使用性能评价和预测方法，在实际应用中需要大量的检测数据进行模型参数的拟合，对于同一路段，也需要根据不同的养护时机和养护措施后的路面使用性能指标变化反复拟合路面使用性能衰变模型参数。另一方面，相关模型也很少考虑路面材料的疲劳损耗对于路面服役性能状况的影响。分析不同养护措施实施后路面使用性能指标衰变速率变化的原因，可以认为由于养护措施性质和实施时间的不同，沥青路面材料的老化程度和疲劳程度也各不相同，即路面材料性能会影响路面使用性能的衰变速率。
[0004]因此，根据材料性能改进传统的路面使用性能衰变模型，建立更具有普适性的路面服役性能评价和预测体系具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种路面使用性能预测方法，解决现有技术中沥青路面服役性能预测模型未考虑路面材料的疲劳损耗对于路面服役性能状况的影响且路面使用性能预测模型依赖历史养护数据、模型参数获取困难的技术问题。
[0006]本专利技术提供一种路面使用性能预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1，获取沥青路面现场芯样初始动态模量；
[0008]S2，基于沥青路面使用性能指标历史检测数据和沥青路面现场芯样初始动态模量对修正S曲线模型进行修正，获得基于材料性能改进的修正S曲线模型；
[0009]S3，通过基于材料性能改进的修正S曲线模型对沥青路面使用性能指标进行预测。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0011]本专利技术以材料性能参数表征不同的养护措施和养护时机，能够以此参数控制沥青路面使用性能指标的衰变速率，避免路面使用性能预测模型参数对历史养护数据的依赖；
同时，沥青路面的材料性能获取相对容易，不会为预测模型参数获取带来困难；另外，本专利技术的方法能够有效提高传统修正S曲线模型的预测精度，简化传统修正S曲线模型的模型参数，可为沥青路面养护决策提供基础。
附图说明
[0012]图1为本专利技术提供的路面使用性能预测方法一实施方式的工艺流程图；
[0013]图2为本专利技术实施例1提供的沥青路面现场芯样切割后的实物图；
[0014]图3为本专利技术实施例1提供的沥青路面现场芯样动态模量试验图；
[0015]图4为本专利技术实施例1提供的沥青路面现场芯样不同老化时间20℃动态模量主曲线；
[0016]图5为本专利技术实施例1提供的沥青路面现场芯样不同老化时间20℃动态模量主曲线经垂直位移、旋转、水平位移后的主曲线。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]请参阅图1，本专利技术提供一种路面使用性能预测方法，包括以下步骤：
[0019]S1，获取沥青路面现场芯样初始动态模量；
[0020]S2，基于沥青路面使用性能指标历史检测数据和沥青路面现场芯样初始动态模量对修正S曲线模型进行修正，获得基于材料性能改进的修正S曲线模型；
[0021]S3，通过基于材料性能改进的修正S曲线模型对沥青路面使用性能指标进行预测。
[0022]本专利技术的创新点在于引入材料性能改进传统的路面使用性能衰变模型，简化了路面使用性能指数衰变模型的参数，不再需要根据沥青路面养护时机或养护措施的不同反复拟合沥青路面使用性能指标衰变模型的参数，使得同一模型参数更具有普适性；同时，本专利技术的方法能够有效提高传统修正S曲线模型的预测精度。
[0023]本实施方式中，基于材料性能改进的修正S曲线模型如下式所示：
[0024][0025]式中：RCI为路面使用性能指标，其包括路面损坏状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、车辙深度指数(RDI)、抗滑性能指数(SRI)；RCI
min
为路面性能指标最低值，取35；RCI
max
为路面性能指标最大值，取100；t为沥青路面服役年限，年；|E
*
|为t＝0(即初始年份)时的沥青路面现场芯样的动态模量，该动态模量可为预测值或实测值；a1和a2均为模型参数，根据路面使用性能指标历史检测数据和|E
*
|拟合获得。
[0026]本实施方式中，上述S1步骤中，沥青路面现场芯样初始动态模量为预测值，且沥青路面现场芯样初始动态模量的预测方法包括以下步骤：
[0027]S11，获取不同老化时间的沥青路面现场芯样的动态模量信息。在本专利技术的一些具体实施方式中，通过采用DTS
‑
30动态测试系统测试不同老化时间的沥青路面现场芯样的动态模量信息。
[0028]S12，基于上述不同老化时间的沥青路面现场芯样的动态模量信息，采用CAM模型获得不同老化时间的沥青路面现场芯样在参考温度下的动态模量主曲线；其中，CAM模型方程如下式所示：
[0029][0030]式中：E
*
(w)为动态模量，MPa；E
g
为玻璃态模量，MPa；E
e
为平衡态模量，MPa；w
cE
为交叉频率；f
T
为缩减频率，Hz；R
E
为流变指数。
[0031]S13，根据不同老化时间的沥青路面现场芯样在参考温度下的动态模量主曲线，基于幂函数分别拟合玻璃态模量和流变指数随老化时间变化的模型参数n
E
和n
R
以及基于指数函数拟合水平老化位移因子随老化时间变化的模型参数b；其中，玻璃态模量和流变指数随老化时间变化的幂函数以及水平老化位移因子随老化时间变化的指数函数如下式所示：
[0032][0033][0034][0035]式中：a<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路面使用性能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取沥青路面现场芯样初始动态模量；S2，基于沥青路面使用性能指标历史检测数据和所述沥青路面现场芯样初始动态模量对修正S曲线模型进行修正，获得基于材料性能改进的修正S曲线模型；S3，通过所述基于材料性能改进的修正S曲线模型对沥青路面使用性能指标进行预测。2.根据权利要求1所述路面使用性能预测方法，其特征在于，所述基于材料性能改进的修正S曲线模型如下式所示：式中：RCI为路面使用性能指标，其包括PCI、RQI、RDI、SRI；RCI
min
为路面性能指标最低值，取35；RCI
max
为路面性能指标最大值，取100；t为沥青路面服役年限，年；|E
*
|为t＝0时的沥青路面现场芯样的动态模量，该动态模量为预测值或实测值；a1和a2均为模型参数，根据路面使用性能指标历史检测数据和|E
*
|拟合获得。3.根据权利要求1所述路面使用性能预测方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述沥青路面现场芯样初始动态模量为预测值，且所述沥青路面现场芯样初始动态模量的预测方法包括以下步骤：S11，获取不同老化时间的沥青路面现场芯样的动态模量信息；S12，基于所述不同老化时间的沥青路面现场芯样的动态模量信息，采用CAM模型获得不同老化时间的沥青路面现场芯样在参考温度下的动态模量主曲线；S13，根据所述不同老化时间的沥青路面现场芯样在参考温度下的动态模量主曲线，基于幂函数分别拟合玻璃态模量和流变指数随老化时间变化的模型参数n
E
和n
R
以及基于指数函数拟合水平老化位移因子随老化时间变化的模型参数b；S14，基于所述玻璃态模量和流变指数随老化时间变化的幂函数、水平老化位移因子随老化时间变化的指数函数以及参考老化时间的沥青路面现场芯样在参考温度下的动态模量主曲线预测不同老化时间在参考温度和待预测频率下的动态模量。4.根据权利要求3所述路面使用性能预测方法，其特征在于，所述S12步骤中，CAM模型方程如下式所示：式中：E
*
(w)为动态模量，MPa；E
g
为玻璃态模量，MPa；E
e
为平衡态模量，MPa；w
cE
为交叉频率；f
T
为缩减频率，Hz；R
E
为流变指数。5.根据权利要求3所述路面使用性能预测方法，其特征在于，所述S13步骤中，玻璃态模量和流变指数随老化时间变化的幂函数如下式所示：量和流变指数随老化时间变化的幂函数如下式所示：
式中：a
x
为老化时间，月；a0为参考老化时间，月；E
gx
为老化x个月后的玻璃态模量，MPa；E
g0
为参考老化时间的玻璃态模量；R
Ex
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓉，袁春丽，陈彧，葛新民，贺传杰，桑帆，肖满哲，杨继军，尹梅，
申请(专利权)人：湖北交投京珠高速公路运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：