[发明专利]基于轴载谱的沥青混合料多级加载高温蠕变曲线分析方法

说明书

技术领域

本发明属于道路养护领域，具体涉及一种基于轴载谱的沥青混合料多级加载高温蠕变曲线分析方法。

背景技术

车辙等永久变形破坏一直是我国高等级沥青路面最典型的也最具有危害性的病害形式之一。国内外学者对沥青路面的高温蠕变行为进行了大量的研究，尤其是试验方法方面，美国NCHRP研究计划开展了沥青混合料的简单性能试验方法的研究，最终发现动态模量试验和动态蠕变试验能很好地评价和预测沥青混合料的抗高温车辙能力。

然而，动态蠕变试验是基于单一荷载的半正弦波加载方式，这种加载方式和实际路面所受轴载差别巨大。

因而，现有的计算方法的结果与实际情况出入很大，无法在实际应用中实现路面维护的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的动态蠕变试验是基于单一荷载的半正弦波加载方式，这种加载方式和实际路面所受轴载差别巨大，无法在实际应用中实现路面维护的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于轴载谱的沥青混合料多级加载高温蠕变曲线分析方法，包括以下步骤：1)将沥青混合料多级加载高温蠕变曲线分为三个阶段：第一阶段：即沥青混合料多级加载开始后的第一个加载次序时间段；第二阶段：即第一个加载次序时间段结束后，每一级应力水平加载产生的微应变都呈现线性增长的累积微应变线性增长阶段；第三阶段：即沥青混合料处于高温失稳状态的累积微应变快速增长阶段；2)根据分段后的数据计算三大指数，所述三大指数包括荷载敏感性指标LSI、蠕变损伤夹角CDA和复合流变次数MFN；荷载敏感性指标LSI：选择第二阶段中3-5个不同的应力水平下累积微应变和荷载作用次数的关系进行线性拟合，获取相应的不同应力水平下的蠕变曲线的斜率，该斜率即为微应变的增长速率，利用幂函数，Δε＝a·σ^LSI进行拟合得到荷载敏感性指数LSI，其中，σ为应力水平；Δε为微应变增长速率；a为回归系数；蠕变损伤夹角CDA：提取并分析第二阶段的前两个大循环，加载次序为二、三、四、一；第二加载次序的起点为A，第二个第一加载次序的终点为B，第三个第一加载次序的终点为C；连接AB和BC，AB和BC所夹的锐角为蠕变损伤角CDA，通过公式求得CDA；其中，ε_A、ε_B、ε_C分别为A，B，C三点的累积微应变；n_A、n_B、n_C分别为A，B，C三点的累积作用次数；复合流变次数MFN：为第二阶段和第三阶段分界处的次数值，即累积微应变随作用次数呈现线性增长的终止点。

进一步，所述步骤2)中第二阶段中选择的不同的应力水平数目为四。将应力水平数目定为四是因为，选择数目太少影响实验结果的精确度，选择的数目太多会导致计算量太大，选择数目为四即能满足精确度的要求，又不会造成计算的负荷量太大。

本发明的优点是：该评价方法简单易行，通过荷载敏感性指标LSI，蠕变损伤夹角CDA评价沥青混合料在不同应力水平下的蠕变特性，分析其对于荷载的敏感程度，并依据复合流变次数MFN评价材料在实际轴载谱的作用下的抗永久变形能力，为指导道路工程实践，尤其是我国高速公路养护维修工程的方案决策提供准确的、直观的数字化依据。

附图说明

图1为蠕变曲线第二阶段线性拟合图；

图2为蠕变曲线蠕变损伤角CDA计算示意图；

图3为蠕变曲线复合流变次数MFN确定方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明方法包括以下步骤：

1)将沥青混合料多级加载高温蠕变曲线分为三个阶段：

第一阶段为初始压密阶段，控制在第一加载次序内完成；第一阶段结束后，为第二阶段，第二阶段为累积微应变线性增长阶段，该阶段内每一级应力水平加载产生的微应变都是呈现线性增长，但是随应力水平的变化，微应变增长的速率也有很大的变化；第二阶段结束后，进入第三阶段，第三阶段为累积微应变快速增长阶段，该阶段沥青混合料已经处于高温失稳的状态。

2)根据分段后的数据计算三大指数，所述三大指数包括荷载敏感性指标LSI、蠕变损伤夹角CDA和复合流变次数MFN。