[發明專利]一種瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測方法

有效

• 申請號: 201711096673.1
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107966548B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 顧興宇;呂俊秀;張小元;鄒曉勇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了一種瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測方法，涉及借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料的方法，屬于道路工程的技術領域。本發明以瀝青混合料蠕變試驗第三階段起始點所對應的荷載作用次數為失穩壽命，通過室內簡單性能試驗可獲得所測溫度范圍內室內瀝青混凝土試件單軸、三軸動態蠕變試驗失穩壽命的預測模型，由此只需給定某一溫度及受力狀態即可直接預測室內混合料試件蠕變第三階段起點，最后通過有限元分析法獲得實際路面模型在標準軸載作用下的受力狀態并結合實際環境溫度及交通量情況獲得實際路面的失穩壽命，為實際路面車轍失穩壽命的預測提供一種可行方案，試驗條件簡單且操作方便。

技術領域

本發明公開了一種瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測方法，涉及借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料的方法，屬于道路工程的技術領域。

背景技術

隨著交通量增長、軸載加重、交通渠化及持續高溫天氣等因素的綜合影響，車轍成為我國道路瀝青路面的主要病害之一。根據以往經驗，在城市道路和干線公路交叉路口段、行車渠化交通嚴重的高速公路路段以及高速公路上坡路段等區域易出現車轍。車轍的產生會影響路面平整度以及行車舒適性，削減面層以及路面結構的整體強度，同時也會嚴重危害行車安全性。因此，針對高速公路車轍問題開展研究，對確保路面使用質量，提高行車安全具有重要意義。

由于我國瀝青路面一般采用半剛性基層，因此車轍主要以瀝青面層的失穩型車轍為主。從車轍的發展規律來看，車轍發展一般經歷三個階段：初始壓密階段、穩定增長階段及加速失穩階段，室內靜態和動態三軸試驗證明了這一規律。車轍出現失穩的具體時間與瀝青混合料類型、荷載大小以及作用次數、溫度環境、路面結構等因素有關。由于多種因素的綜合作用，實際路面車轍失穩時間很難預測，但若能通過研究掌握瀝青路面車轍失穩的規律，并通過瀝青混合料及其原材料性能指標從項目建設時就進行控制來延長路面車轍出現失穩的時間，這對提高路面建設質量、減少運營期間的養護費用具有重要意義。

從室內瀝青混合料的車轍試驗、三軸試驗以及實際路面在荷載作用下的受力特點來看，瀝青混合料車轍發展的三個階段具有一定的特征。初始壓密階段是混合料壓密過程中內部結構重新調整的階段，主要體現為集料的重新排布；穩定增長階段主要體現為混合料粘彈塑性的累積及內部石料破碎引起的混凝土強度下降；加速失穩階段主要體現為混合料強度失穩導致的變形過大。車轍深度的快速增加其本質原因則是瀝青混合料的失穩。因此，有必要給出一種預測瀝青路面失穩型車轍發生時間的有效方案。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了一種瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測方法，從探究混合料強度構成原理以及路面不同層位在實際溫度場不同荷載作用下的失穩機理角度出發確定瀝青路面車轍失穩的規律，為瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測提供一種有效途徑，為進一步防止車轍深度快速增長提供有效數據，解決了實際路面車轍失穩時間很難預測的技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

一種瀝青路面失穩型車轍發生時間的預測方法，包括如下步驟：

A、在不同溫度下進行抗剪強度試驗獲得瀝青路面各面層瀝青混合料的抗剪強度參數值進而確定瀝青混合料破壞面上剪應力值與溫度及受力狀態相關的預測模型；

B、結合瀝青混合料破壞面上剪應力值與溫度及受力狀態相關的預測模型，在不同溫度、圍壓以及循環荷載作用下進行三軸動態蠕變試驗獲得瀝青混合料失穩壽命與溫度及受力狀態相關的預測模型，所述瀝青混合料失穩壽命與溫度及受力狀態相關的預測模型即為瀝青混合料失穩點對應的流變次數與溫度及受力狀態相關的預測模型；

C、結合瀝青混合料失穩點對應的流變次數與溫度及受力狀態相關的預測模型，通過有限元分析法獲得實際路面模型在標準軸載作用下的受力狀態并結合實際環境溫度及交通量情況獲得實際路面的失穩壽命。