[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

说明书

本发明公开了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，该方法包括：S1、在高速公路现场进行钻芯取样，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；S3、模拟试件在道路载荷作用下的实际情况；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、获取试验过程中表观应力振幅，计算虚拟耗散应变能；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，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。本发明能用于评价公路路面抗疲劳开裂性能，且评价方法简单有效。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，尤其涉及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。

背景技术

沥青路面具有行车舒适度好、噪音小等优势而被广泛利用，是高速公路路面的主要形式之一。沥青路面在长期交通荷载的作用上，日积月累产生疲劳开裂影响道路的服役性能，因此在道路工程领域，对沥青混合料疲劳开裂的研究一直是关注的重点。

目前沥青混合料疲劳试验的方法很多，各种方法在加载方式、试件形状和尺寸、试验条件是存在差异，其所反映的力学性质也存在差异，且目前常用的疲劳试验方案都是基于室内成型试件制定的，而对于在役沥青路面缺少一种简单有效的疲劳试验方案。同时，钻芯取样作为道路检测中普遍采用的手段，现阶段基于路面芯样的检测手段较为简单，通常仅通过钻取芯样获取路面厚度，路面芯样密度、孔隙率等信息，而没有进一步对其力学性能进行分析，缺乏对路面芯样的有效利用。而如果通过路面芯样进行疲劳试验能够直接有效的反映道路服役性能，从而对营运期高速公路路面抗疲劳开裂性能进行评价。

常用的疲劳试验方法中，直接拉伸试验和间接拉伸试验的试验方法较为简单，因此应用较为广泛，两种试验方法通常采用圆柱体试件进行试验，试验中拉力作用于试件中央垂直面，不符合路面芯样试件的路面实际受力情况。弯曲试验采用的矩形梁试件也难以通过路面芯样试件切割获得。

因此针对路面芯样实际受力情况，和其分层结构的特点，本方法将路面圆柱体路面芯样分层切割成长方体试件，试件高度为路面结构各面层厚度，截面尺寸为100mm×100mm的正方形，采用单轴直接拉伸的疲劳试验方法对试件沿行车方向施加拉力，通过试验得到试件的力学性能参数，采用修正帕里斯公式参数作为抗疲劳开裂性能的评价指标，提出一种基于长方体试样的营运期高速公路路面抗疲劳开裂性能评价方法，为营运期沥青路面的力学性能评价提供相应的技术参考。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供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，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；