[发明专利]一种基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法

权利要求书

1.一种基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、制定钻芯计划，在高速公路现场进行钻芯取样，取得的芯样至少包含整个面层结构层，记录芯样所在路段信息，并在芯样表面标注行车方向；

S2、在实验室对现场芯样进行切割，将其截面切割成相同大小的正方形，再沿各结构层分界线进行切割，分别得到道路上面层、中面层和下面层的长方体试件；

S3、模拟试件在道路载荷作用下的实际情况，沿行车方向在试件四个侧面各安放一个轴向位移传感器，记录试件在试验过程中的轴向变形；

S4、采用MTS对试件进行单轴重复直接拉伸试验，设置相应的试验参数；

S5、通过试验结果，获取试验过程中表观应力振幅，并计算得到无损阶段和损伤阶段的动态模量和相位角，依据动态模量和相位角计算得到虚拟耗散应变能；

S6、采用修正帕里斯公式对试件的抗疲劳开裂性能进行评价，建立虚拟耗散应变能和表观应力振幅的拟合模型，与试验得到表观应力振幅和耗散虚拟应变能进行线性拟合，通过EXCEL规划求解得到拟合模型参数，由推导得到的修正帕里斯公式参数与拟合模型参数的关系式求得修正帕里公式参数；

S7、通过比较各个试件的修正帕里公式参数的数值，来比较其抗疲劳开裂性能。

2.根据权利要求1所述的基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法，其特征在于，步骤S1的具体方法为：

在待检测的高速公路道路路段进行取芯，取芯包括路肩和轮迹带两个位置，选择相邻的路肩带和行车道进行取芯，所取芯样至少包含整个面层结构层，其直径为150mm，每个路段取芯间隔为200m-400m；对不同路段路面的试件进行信息记录，并在芯样表面标注行车方向。

3.根据权利要求1所述的基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：

在室内对路面芯样基本信息进行核实记录后对芯样进行切割，采用切割锯对长方体路面芯样进行切割，得到上面层、中面层和下面层的长方体试件，试件截面为长100mm×宽100mm的正方形，高为路面各结构层的实际厚度。

4.根据权利要求1所述的基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：

试验所用仪器为多功能电液伺服材料试验系统，简称MTS；试验方式为控制应变的单轴重复直接拉伸试验，简称RDT试验；利用MTS对芯样施加荷载产生标准的半正弦应变曲线，试验温度为20℃，加载频率为25Hz，加载周期为600个周期；具体试验进程包括：

首先，进行一次应变水平的RDT试验，确定沥青混合料处于无损阶段的线性黏弹性区间内的动态模量和相位角；接着，再进行一次应变水平的RDT试验，第二次应变水平大于第一次应变水平，保证沥青混合料处于损伤阶段；两组试验期间试件有900s的休息时间使其在下一次试验之前恢复变形；

芯样侧面安放有三个标距为70mm、相隔90°的轴向位移传感器，简称LVDT；在试验过程中，三个轴向LVDT记录试件在侧面三个方向的轴向变形，并取三个方向轴向变形的平均值作为试件在试验条件下的轴向变形；试件顶面和底面粘贴长方体夹具，使得试件固定在MTS上，并使截面所受拉力均匀。

5.根据权利要求1所述的基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：

通过测试数据通过计算得到无损阶段和损伤阶段的动态模量和相位角，计算公式如下所示：

式中：|E^*(ω)|为动态模量，单位是MPa；σ₀为轴向应力的振幅，单位是Pa；ε₀为轴向应变的振幅，单位是με；

式中：为相位角，单位是度；ω为角频率，值为2πrad/s；Δt为一个周期内应变滞后应力的时间差，单位是s；

依据动态模量和相位角得到耗散虚拟应变能DPSE：

式中：σ₀为沥青混合料在损伤阶段的应力振幅，单位是Pa；ε₀为损伤阶段应变振幅，单位是με；为损伤阶段的相位角，单位是度；为无损阶段线性黏弹性区间的相位角，单位是度。