[發(fā)明專利]一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108170880A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧興宇;梁曉龍;董僑;王曉威;章天杰
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

1.一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采用常規(guī)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，初擬瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)組合和各結(jié)構(gòu)層厚度，然后進行常規(guī)路面結(jié)構(gòu)驗算；

(2)確定路面結(jié)構(gòu)瀝青面層內(nèi)的最大剪應(yīng)力τ_max和最大剪應(yīng)力所在的結(jié)構(gòu)層；

(3)建立最大剪應(yīng)力所在結(jié)構(gòu)層的剪切疲勞方程：lgN＝a+b·lgτ₀，式中，N為疲勞壽命，a、b為常系數(shù)，τ₀為試件內(nèi)的最大剪應(yīng)力；

(4)剪切疲勞性能的驗證：將最大剪應(yīng)力τ_max代入剪切疲勞方程，得到最大剪應(yīng)力所在結(jié)構(gòu)層的剪切疲勞壽命N_f，若f₀·f₁·f₂·f₃·N_f≥N_e，則路面結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求；否則，返回步驟(1)調(diào)整路面結(jié)構(gòu)或瀝青混合料類型，直至最后設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)滿足剪切疲勞要求；其中，N_e為設(shè)計年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)，f₀為荷載作用間歇時間的修正系數(shù)，f₁為裂縫傳播速率的修正系數(shù)，f₂為輪載橫向分布的修正系數(shù)，f₃為現(xiàn)場修正系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，步驟(1)中，收集交通量數(shù)據(jù)、土基當(dāng)量回彈模量及溫度、濕度及其他影響路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素，初擬瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)組合和各結(jié)構(gòu)層厚度，然后進行常規(guī)路面結(jié)構(gòu)驗算，包括瀝青混合料層疲勞開裂壽命、半剛性基層疲勞開裂壽命、瀝青混合料層永久變形量、路基頂面豎向壓應(yīng)變和低溫開裂指數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，步驟(2)中，采用彈性層狀體系理論，應(yīng)用殼牌軟件BISAR3.0計算瀝青面層內(nèi)的最大剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)力所在的結(jié)構(gòu)層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，步驟(3)中，通過不同荷載壓力S下的單軸貫入試驗，得到瀝青混合料在不同剪應(yīng)力水平τ₀時的雙對數(shù)疲勞方程lgN＝a+b·lgτ₀。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，先通過不同荷載壓力S下的單軸貫入試驗，得到瀝青混合料在不同剪應(yīng)力水平τ₀時的剪切疲勞變形曲線，將穩(wěn)定變形階段和破壞階段的拐點作為瀝青混合料的剪切疲勞臨界破壞點，與此對應(yīng)的荷載作用次數(shù)就是該瀝青混合料在此試驗條件下剪切疲勞壽命；然后將不同剪應(yīng)力水平下的剪切疲勞壽命代入雙對數(shù)坐標(biāo)，通過線性擬合分析，得到剪應(yīng)力大小與混合料疲勞壽命的雙對數(shù)剪切疲勞方程lgN＝a+b·lgτ₀。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述單軸貫入試驗的試驗過程為：首先根據(jù)瀝青混合料公稱最大粒徑選擇相應(yīng)的試件尺寸和壓頭直徑，并成型試件；對試件進行保溫處理，保溫處理后進行加載試驗，設(shè)定不同的荷載壓力S，采用半正弦矢波動態(tài)加載，直至試件破壞。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，對于公稱粒徑小于16mm的瀝青混合料，試件尺寸為Φ100mm×100mm的圓柱形試件，壓頭直徑為28.5mm；對于公稱粒徑大于等于16mm的瀝青混合料，試件尺寸為Φ150mm×100mm的圓柱形試件，壓頭直徑為42mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述壓頭以1mm/min的速度進行加載，加載頻率為1Hz，每加載0.1s，間歇0.9s。