[發明專利]一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結構設計方法

在審

• 申請號: 201711163510.0
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108170880A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 顧興宇;梁曉龍;董僑;王曉威;章天杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發明公開一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結構設計方法，包括如下步驟：首先進行常規瀝青混凝土路面結構設計與驗算；然后采用彈性層狀體系理論計算路面結構內的最大剪應力并確定最大剪應力所在的結構層；再通過單軸貫入試驗得到危險結構層的剪切疲勞方程，計算其疲勞壽命；最后進行剪切疲勞壽命的驗算。本發明的瀝青路面結構設計方法在現有設計方法的基礎上，引入了抗剪設計指標，提出了瀝青路面的剪切疲勞壽命，控制路面結構的剪切疲勞壽命大于累計軸載作用次數，使設計的路面結構在設計年限內不發生剪切疲勞破壞，防止輪跡帶裂縫的出現，保證路面結構具有良好的抗剪性能。

技術領域

本發明涉及一種瀝青路面結構設計方法，特別涉及一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結構設計方法。

背景技術

隨著道路交通量和交通渠化的增大，我國瀝青路面的車轍、推移、裂縫等病害尤為突出，這很大程度上是由于瀝青路面抗剪強度或者剪切疲勞性能不足所引起的。車輛荷載作用下的剪切破壞及剪切疲勞破壞是誘發路面車轍病害的重要因素之一；同時，當前的大部分道路其早期的位于輪跡帶上的縱向裂縫，并非拉應力破壞的，而是超重輪載強大的剪應力造成。另外，在瀝青路面實際使用過程中，車轍與輪跡帶裂縫等病害并不是在一次車輛荷載作用下產生的，而是車輛重復荷載作用下的剪切疲勞破壞過程，因此有必要在路面結構設計過程中考慮剪切疲勞的影響。

同時在我國瀝青路面的現行設計指標中，主要考慮的是瀝青混合料層層底拉應變指標、瀝青混合料層永久變形量指標、半剛性基層層底拉應力指標和路基頂面豎向壓應變等指標。我國現行規范采用限制瀝青面層底面拉應力作為瀝青路面設計的驗算指標，用以控制瀝青面層的疲勞開裂破壞，但是在面層剪應力指標的要求上沒有明確的規定。

目前的瀝青路面結構設計方法沒有系統的采用力學方法評價瀝青路面的抗剪性能，并將其與路面的使用性能聯系起來，沒有提出抗剪設計指標，以控制瀝青路面在設計年限內不發生剪切疲勞破壞。

發明內容

發明目的：針對現有瀝青路面結構設計方法的不足，提供一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結構設計方法。

技術方案：本發明所述的一種考慮面層剪切疲勞的瀝青路面結構設計方法，包括下述步驟：

(1)采用常規瀝青混凝土路面結構設計方法，初擬瀝青混凝土路面結構組合和各結構層厚度，然后進行常規路面結構驗算；

(2)確定路面結構瀝青面層內的最大剪應力τ_max和最大剪應力所在的結構層；

(3)建立最大剪應力所在結構層的剪切疲勞方程：lgN＝a+b·lgτ₀，式中，N為疲勞壽命，a、b為常系數，τ₀為試件內的最大剪應力；

(4)剪切疲勞性能的驗證：將最大剪應力τ_max代入剪切疲勞方程，得到最大剪應力所在結構層的剪切疲勞壽命N_f，采用修正系數f₀、f₁、f₂、f₃修正剪切疲勞壽命，若f₀·f₁·f₂·f₃·N_f≥N_e，則路面結構滿足設計要求；否則，返回步驟(1)調整路面結構或瀝青混合料類型，直至最后設計的路面結構滿足剪切疲勞要求；其中，N_e為設計年限內的標準軸載累計作用次數，f₀為荷載作用間歇時間的修正系數，f₁為裂縫傳播速率的修正系數，f₂為輪載橫向分布的修正系數，f₃為現場修正系數。