[發(fā)明專利]一種瀝青穩(wěn)定再生集料層的設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410624810.4
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104358201B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 紀小平;侯月琴;王延海;曹海利;王海燕;劉陵慶
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E01C7/32
• 分類號: E01C7/32
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種瀝青穩(wěn)定再生集料層的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，確定路面結構的各結構層材料與厚度，所述路面結構的結構層包含N個瀝青面層，N為自然數(shù)；所述N個瀝青面層中至少包含上面層和瀝青穩(wěn)定再生集料層；N個瀝青面層分別用序號i表示，i＝1，2，...，N，上面層的序號為1，其下各瀝青面層的序號依次為2、3…N，設定瀝青穩(wěn)定再生集料層的序號為r，r＞1；

步驟二，根據(jù)N個瀝青面層的材料與厚度，計算N個瀝青面層對應的最大剪應力τ_i，i＝1，2，...，N；

步驟三，根據(jù)N個瀝青面層對應的最大剪應力τ_i，i＝1，2，...，N；計算瀝青穩(wěn)定再生集料層的容許車轍深度[R_r]，r為瀝青穩(wěn)定再生集料層的序號；再計算瀝青穩(wěn)定再生集料層的動穩(wěn)定度容許值[DS]；

步驟四，進行瀝青穩(wěn)定再生集料層的級配組成設計，確定其最佳瀝青用量，并進行車轍試驗測試其動穩(wěn)定度DS，使得DS≥[DS]；

其中，步驟三中所述瀝青穩(wěn)定再生集料層的動穩(wěn)定度容許值[DS]的計算，包括以下子步驟：

4a)計算瀝青穩(wěn)定再生集料層的月平均溫度

收集工程所在地的氣溫，從初始年第一個月算起，計算第j個月工程所在地的月平均氣溫，其中，j為正整數(shù)且j≥2；再采用路面溫度場預估模型計算第j個月瀝青穩(wěn)定再生集料層中間深度處的溫度，將其作為第j個月瀝青穩(wěn)定再生集料層的月平均溫度；

所述路面溫度場預估模型為：

MMPT,j=MMAT,j×(1+1z+4)-34z+4+6]]>

式中，M_MAT,j為第j個月工程所在地的月平均溫度，℃；M_MPT,j為第j個月瀝青穩(wěn)定再生集料層的月平均溫度，℃；z為路表至瀝青穩(wěn)定再生集料層中間深度處的深度且其單位為in，其中1in＝2.54cm，j≧2；

4b)計算月累計標準軸載作用次數(shù)

計算初始年的累計標準軸載作用次數(shù)N₁和交通增長率γ，然后采用公式N_a＝N₁×(1+γ)^a，計算第a年的累計標準軸載作用次數(shù)N_a，其中a為自然數(shù)；再采用公式計算第a年n月的月平均累計標準軸載作用次數(shù)N_a,n，1≤n≤12；

4c)將瀝青穩(wěn)定再生集料層的動穩(wěn)定度容許值的初始值設定為[DS₀]；建立車轍預估模型，并進行車轍檢驗，從初始年第一個月算起，計算第j個月末瀝青穩(wěn)定再生集料層的車轍深度RD_j，其中，j為正整數(shù)且j≥2；

所述的車轍預估模型為：

RDj=8.783×10-5([DS0])-0.855(Nj)0.605(MMPT,j)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

式中，RD_j為第j個月末瀝青穩(wěn)定再生集料層的車轍深度；[DS₀]為設定的瀝青穩(wěn)定再生集料層的動穩(wěn)定度容許值的初始值；N_j為第j個月的月平均累計標準軸載作用次數(shù)，j＝(a-1)×12+n，a為自然數(shù)，1≤n≤12；M_MPT,j為第j個月瀝青穩(wěn)定再生集料層的月平均溫度，℃；τ_r為瀝青穩(wěn)定再生集料層的最大剪應力，MPa；v為行車速度，km/h；m為材料蠕變參數(shù)，與混合料性質有關；

所述第j個月末瀝青穩(wěn)定再生集料層的車轍深度RD_j的具體計算包括以下子步驟：

①采用車轍預估模型，計算瀝青穩(wěn)定再生集料層在第一個月末的車轍深度RD₁，

RD1=8.783×10-5[DS0]-0.855(N1)0.605(T1)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

②計算瀝青穩(wěn)定再生集料層第j-1個月末的累積車轍深度RD_j-1，

RDj-1=8.783×10-5[DS0]-0.855(Nj-1)0.605(Tj-1)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

③計算RD_j-1在溫度T_j下的歷史累計等效軸載作用次數(shù)N_pjs，

Npjs=RDj-18.783×10-5[DS0]-0.855(Nj)0.605(τr)1.910(v80)-(m+1)0.605]]>

④計算瀝青穩(wěn)定再生集料層第j個月末的歷史累計軸載作用次數(shù)N_pj，

N_pj＝N_pjs+N_j

⑤計算瀝青穩(wěn)定再生集料層第j個月末的累積車轍深度RD_j，

RDj=8.783×10-5[DS0]-0.855(Npj)0.605(Tj)3.371(τr)1.910(v80)-(m+1)]]>

4d)將車轍深度RD_j與容許車轍深度[R_r]相比較，當RD_j位于0.98[R_r]-1.02[R_r]范圍時，接受動穩(wěn)定度容許值的初始值[DS₀]為動穩(wěn)定度的容許值[DS]；否則，調整動穩(wěn)定度容許值的初始值[DS₀]，使得RD_j位于0.98[R_r]-1.02[R_r]范圍。