[發明專利]一種運用logistic creep模型預測瀝青混合料蠕變變形的方法

在審

• 申請號: 202010912417.0
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112067457A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 馬云銘;王宏暢
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G06F30/23;G06F30/13;G06Q10/00;G06Q10/04;G06Q50/08
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本發明公開了一種運用logistic模型預測瀝青混合料蠕變變形的方法，通過建立logistic creep模型，既可以擬合出瀝青混合料在蠕變變形穩態階段的極值，又可以準確的探尋不同溫度下瀝青混合料在蠕變前兩個階段的變化規律。根據所得結果，可直接作為在路面設計或維修階段的參考值，logistic creep多參數約束模型克服了傳統的時間硬化模型擬合精度不高、參數性質不明顯的問題。本發明方法合理、步驟較少，結果準確且表征性較強。

技術領域

本發明是一種運用logistic creep模型預測瀝青混合料蠕變變形的方法，屬于道路工程技術領域。

背景技術

路面在使用壽命期間會受到路面的變形沉降等嚴重的破壞，對交通運輸、行車安全等方面帶來了很大的影響，所以對路面的變形實時監測以及變形預測尤為重要。截至2019年，中國公路總里程已達501.25萬公里、公路密度52.21公里/百平方公里，居世界第一，路面養護管理決策的工作需求日益增多。所以對于路面變形規律精準的探求是迫切需要的。常用的路面車轍預測方法是通過室內車轍試驗和蠕變試驗，將試驗數據進行擬合，然后將參數放在本構模型中即可測算出路面未來的變形。

在瀝青混合料的蠕變測算方面，NCHRP報告中提到運用迭代的形式將對數坐標的蠕變與時間的曲線圖進行多元線性擬合，可以預測瀝青混合料蠕變變化的極限值，以此來判斷瀝青混合料的抗車轍性能(FT——蠕變第II、III階段的轉折點)。但是NCHRP方法獲得的FT值非常依賴用戶選擇的對數時間單位。時間單位越小，精度越高。但是在大量的時間過程中，若單位選取較小則易受到信號噪聲的影響，進而產生誤差。

綜上所述，一貫用于測算車轍和蠕變性能的方法沒有統一，并且在試驗中存在較多人為的因素。因此，需要開發出一種集瀝青混合料蠕變規律與包含對應溫度的變形趨勢預測為一體的模型方程。并且隨著社會的發展，公路里程的增多，人們對于了解道路的變形規律的需求日益提高，在道路的設計階段也需要對路面的變形精確地了解，便提出一種運用logistic creep模型預測瀝青混合料蠕變變形的方法。

發明內容

本發明旨在提供一種新型的蠕變預測模型，其能夠與實際需求相符，并能解決現有模型和試驗中所存在的問題。

為了能夠實現本發明的上述目的，本發明公開了一種運用logistic creep模型預測瀝青混合料蠕變變形的方法，包括以下步驟：

(1)通過切割、鉆芯的方法將瀝青混合料制作成若干個圓柱體試件；

(2)對圓柱試件在不同的測試溫度下進行蠕變試驗，通過萬能材料試驗機對圓柱體試件的上頂面施加恒定荷載，并通過計算機數據采集系統記錄在混合料試件的位移隨時間的變化情況；

(3)蠕變試驗中須要注意的是：在施加恒定荷載前，應對試件所處的試驗裝置內和荷載加載壓頭升溫至試驗設定溫度，并且需對試件進行短暫的加載卸載；

(4)試驗可得到瀝青混合料時間t、溫度T、荷載q以及變形ε等試驗數據，并對試驗數據處理得到的原始基礎數據，根據得到的數據建立logistic creep模型，通過擬合得出模型中的參數，即可預測出瀝青混合料在蠕變穩態階段的變形值；

(5)建立logistic creep模型：

ε為試件變形量，單位為mm；q試驗加載的荷載值，單位為MPa；t為荷載加載的時間，單位為s；O為擬合得出的參數值，也是蠕變變形穩態階段的理論極值，可作為蠕變變形預測值；A、n、m均為蠕變參數，它們對溫度和材料都有較強的依賴性，其中A＞0，n、m＜0；

(6)將溫度設置為x軸，蠕變變形預測值設置為y軸，即可得出函數圖像；根據得出的數據進行線性或者非線性回歸，得出表述瀝青混合料穩態階段的變形預測值隨溫度變化的函數。