[发明专利]沥青路面永久变形评估方法

权利要求书

1.一种沥青路面永久变形评估方法，其特征在于：将沥青路面的环境温度划分为二个或二个以上的区间，将沥青混合料层划分为二个或二个以上的亚层，分别计算不同温度和荷载条件下各亚层的变形量，并根据下式对沥青路面永久变形进行评估：

                      （1）

式中：为沥青路面的永久变形量，单位：；

为沥青路面温度划分区间数，取值范围为3－6；

为沥青路面划分亚层数，取值范围为4－30；

为沥青路面第亚层厚度，单位：，取值范围为5－30；

为沥青路面第亚层的平均偏应力值，单位：；，其每层偏应力值可通过动荷载作用下路面结构有限元分析计算单元大、小主应力相减求得；

为沥青路面第亚层的变形量，，其值可通过重复加载修正伯格斯Burgers模型，并结合实验室内三轴重复加载试验数据插值与拟合求得。

2.根据权利要求1所述沥青路面永久变形评估方法，其特征在于：沥青路面第亚层的平均偏应力值，其每层偏应力值可通过动荷载作用下路面结构有限元分析计算单元大、小主应力相减求得，具体步骤包括：

① 根据拟评估高速公路的路面结构实际情况，基于有限元ANSYS软件建立路面结构三维有限元计算模型，并沿竖向按照一定的深度间隔将沥青路面划分为个亚层，，其中，沥青层按照每层5－30的间距进行划分，基层、底基层、土基层的亚层间距可增大至每层300mm；

② 根据沥青路面所处地区的年实际温度情况，将沥青路面的环境温度划分为二个或二个以上的区间；

③ 采用沿道路纵向剖面大小呈正弦波变化的荷载模型，并确定不同荷载模式作用下的轮胎印迹接地面积，确定每一温度区间内各代表温度下沥青路面结构模型中各结构亚层材料的弹性模量和泊松比取值；

④ 在各温度区间代表温度下，利用ANSYS软件对步骤建立的路面结构有限元计算模型进行路面结构应力分析，得到沥青各亚层内的应力分布，并提取荷载作用范围内的大、小主应力，求得各代表温度下沥青路面各亚层的偏应力值。

3.根据权利要求1所述沥青路面永久变形评估方法，其特征在于：沥青路面第亚层的变形量，其值可通过重复加载修正伯格斯Burgers模型，并结合实验室内三轴重复加载试验数据插值与拟合求得，具体步骤包括：

① 以流变学理论为基础，基于修正Burgers模型建立适用于重复荷载作用下永久变形规律的力学模型，次荷载作用后的永久应变为：

                            （2）

则在次荷载作用后沥青混合料的蠕变柔量为：

                             （3）

式中： ，，，为轴向偏应力波峰最大应力值；为一个周期内的荷载作用时间，为弹性模量，为粘性系数，T为荷载作用周期，A、B为粘壶参数，为荷载次数；

② 采用三轴重复加载蠕变试验对沥青混合料的高温抗变形能力进行试验研究，得到不同级配沥青混合料在不同温度、不同偏应力条件下永久变形试验数据；

③ 采用步骤求得的次重复荷载作用后沥青混合料蠕变柔量关系式对步骤②的试验数据进行拟合，得到不同级配沥青混合料在不同温度和不同偏应力条件下的拟合参数；

④ 采用三次样条插值和最小二乘拟合方法对步骤③求得的拟合参数进行三维插值与拟合，建立不同工况下分片“循环次数―偏应力―永久变形量”的三维曲面，从而求出任意温度及应力条件下的沥青混合料的变形量。

4.根据权利要求1所述沥青路面永久变形评估方法，其特征在于：该评估方法包括以下步骤：

① 将沥青路面的环境温度划分为二个或二个以上的区间；

② 将沥青混合料层划分为二个或二个以上的亚层；

③ 求解沥青路面不同温度期间第亚层的平均偏应力值；

④ 求解沥青路面不同温度期间第亚层的变形量；

⑤ 根据下式对沥青路面永久变形进行评估：

                      （1）

式中：为沥青路面的永久变形量，单位：；

为沥青路面温度划分区间数，取值为3－6；

为沥青路面划分亚层数，取值为4－30；

为沥青路面第亚层厚度，单位：，取值5－30；

为沥青路面第亚层的平均偏应力值，单位：；，其每层偏应力值可通过动荷载作用下路面结构有限元分析计算单元大、小主应力相减求得；

为沥青路面第亚层的变形量，，其值可通过重复加载修正伯格斯Burgers模型，并结合实验室内三轴重复加载试验数据插值与拟合求得。