[发明专利]一种半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力的计算方法

权利要求书

1.一种半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对设计的路面结构中所涉及的各种沥青混合料成型如附图的具有不同沥青混合料层厚度的复合式试件，进行抗剪切型反射裂缝疲劳试验，得到不同厚度沥青混合料的抗反射裂缝疲劳寿命N_f；

2)采用有限元法对复合式试件初始的荷载效应进行分析，计算出裂缝顶端沥青混合料层底部的应力强度因子K；

3)通过回归分析抗反射裂缝疲劳寿命与应力强度因子之间的关系，建立不同沥青混合料的抗反射裂缝疲劳寿命方程；

4)对于拟定的沥青路面结构中的各层沥青混合料层，从下至上，依次假定该层以下的各层在相同位置处完全断裂，其上的各层保持完整，计算该层底面在裂缝处的应力强度因子K_i，然后根据该层沥青混合料的抗反射裂缝疲劳寿命方程，计算出该层的抗反射裂缝疲劳寿命N_fi；

5)将各沥青混合料层的抗反射裂缝疲劳寿命相加，就得到整个路面结构的抗反射裂缝疲劳寿命∑N_fi；

6)将∑N_fi除以考虑实际路面上行车位置的随机性的方向系数DDF、车道系数LDF，得到该路面结构的抗反射裂缝能力可以承受的交通量N_f。

2.根据权利要求1所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，复合式试件由沥青混合料层(3)、水泥稳定碎石层(4)和橡胶垫层(5)所组成，如附图所示，试件长30cm，宽6cm，水泥稳定碎石层(4)厚5cm，并预制1cm宽裂缝(6)；沥青混合料层(3)可选择不同厚度；沥青混合料层(3)与水泥稳定碎石层(4)之间涂一层粘层沥青(7)，用量为1kg/m²；水泥稳定碎石层(4)下设一层2cm厚橡胶垫(5)，用以模拟土基；加载点(1)下垫一块2cm×6cm×1cm的钢块(2)，位于沥青混合料层表面对应于裂缝的一侧，对沥青混合料层底部的裂缝顶端实现剪切模式的加载。

3.根据权利要求1所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，试验温度为15℃，将整个试件放入15℃的环境箱中保温2h后再进行加载试验。

4.根据权利要求1所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述步骤1)中，加载方式为：荷载大小：0.7MPa；加载波形：正弦波；加载频率：10Hz；当复合式试件的沥青混合料层顶部出现开裂时，停止加载；加载总次数作为该种沥青混合料的抗剪切型反射裂缝疲劳寿命N_f。

5.根据权利要求1所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述步骤3)中，试件的抗反射裂缝疲劳寿命N_f与初始应力强度因子K之间的相关关系可采用幂函数形式，N_f＝a(K)^b。

6.根据权利要求1所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述步骤6)中，引入方向系数DDF、车道系数LDF是考虑到路面上的所有车辆并不是经过同一个点位，具有随机性。

7.根据权利要求6所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述的方向系数DDF是指道路上的断面交通量中某个方向上的车辆占总交通量的比例，宜根据不同方向上实测交通量数据确定，无实测数据时可在0.5～0.6范围内选取。

8.根据权利要求6所述的半刚性基层沥青路面结构抗反射裂缝能力计算方法，其特征在于，所述的车道系数LDF是指在单向具有多个车道的路面上，在设计车道上行驶的交通量占该方向交通量的比例，可根据现场交通量观测资料统计设计方向不同车道上的车辆的数量确定，或采用当地的经验，或采用推荐值，如单向有2个车道时，高速公路的LDF可取0.70～0.85，其它等级公路可取0.5～0.75。