[发明专利]一种运用logistic creep模型预测沥青混合料蠕变变形的方法

说明书

本发明公开了一种运用logistic模型预测沥青混合料蠕变变形的方法，通过建立logistic creep模型，既可以拟合出沥青混合料在蠕变变形稳态阶段的极值，又可以准确的探寻不同温度下沥青混合料在蠕变前两个阶段的变化规律。根据所得结果，可直接作为在路面设计或维修阶段的参考值，logistic creep多参数约束模型克服了传统的时间硬化模型拟合精度不高、参数性质不明显的问题。本发明方法合理、步骤较少，结果准确且表征性较强。

技术领域

本发明是一种运用logistic creep模型预测沥青混合料蠕变变形的方法，属于道路工程技术领域。

背景技术

路面在使用寿命期间会受到路面的变形沉降等严重的破坏，对交通运输、行车安全等方面带来了很大的影响，所以对路面的变形实时监测以及变形预测尤为重要。截至2019年，中国公路总里程已达501.25万公里、公路密度52.21公里/百平方公里，居世界第一，路面养护管理决策的工作需求日益增多。所以对于路面变形规律精准的探求是迫切需要的。常用的路面车辙预测方法是通过室内车辙试验和蠕变试验，将试验数据进行拟合，然后将参数放在本构模型中即可测算出路面未来的变形。

在沥青混合料的蠕变测算方面，NCHRP报告中提到运用迭代的形式将对数坐标的蠕变与时间的曲线图进行多元线性拟合，可以预测沥青混合料蠕变变化的极限值，以此来判断沥青混合料的抗车辙性能(FT——蠕变第II、III阶段的转折点)。但是NCHRP方法获得的FT值非常依赖用户选择的对数时间单位。时间单位越小，精度越高。但是在大量的时间过程中，若单位选取较小则易受到信号噪声的影响，进而产生误差。

综上所述，一贯用于测算车辙和蠕变性能的方法没有统一，并且在试验中存在较多人为的因素。因此，需要开发出一种集沥青混合料蠕变规律与包含对应温度的变形趋势预测为一体的模型方程。并且随着社会的发展，公路里程的增多，人们对于了解道路的变形规律的需求日益提高，在道路的设计阶段也需要对路面的变形精确地了解，便提出一种运用logistic creep模型预测沥青混合料蠕变变形的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种新型的蠕变预测模型，其能够与实际需求相符，并能解决现有模型和试验中所存在的问题。

为了能够实现本发明的上述目的，本发明公开了一种运用logistic creep模型预测沥青混合料蠕变变形的方法，包括以下步骤：

(1)通过切割、钻芯的方法将沥青混合料制作成若干个圆柱体试件；

(2)对圆柱试件在不同的测试温度下进行蠕变试验，通过万能材料试验机对圆柱体试件的上顶面施加恒定荷载，并通过计算机数据采集系统记录在混合料试件的位移随时间的变化情况；

(3)蠕变试验中须要注意的是：在施加恒定荷载前，应对试件所处的试验装置内和荷载加载压头升温至试验设定温度，并且需对试件进行短暂的加载卸载；

(4)试验可得到沥青混合料时间t、温度T、荷载q以及变形ε等试验数据，并对试验数据处理得到的原始基础数据，根据得到的数据建立logistic creep模型，通过拟合得出模型中的参数，即可预测出沥青混合料在蠕变稳态阶段的变形值；

(5)建立logistic creep模型：

ε为试件变形量，单位为mm；q试验加载的荷载值，单位为MPa；t为荷载加载的时间，单位为s；O为拟合得出的参数值，也是蠕变变形稳态阶段的理论极值，可作为蠕变变形预测值；A、n、m均为蠕变参数，它们对温度和材料都有较强的依赖性，其中A＞0，n、m＜0；

(6)将温度设置为x轴，蠕变变形预测值设置为y轴，即可得出函数图像；根据得出的数据进行线性或者非线性回归，得出表述沥青混合料稳态阶段的变形预测值随温度变化的函数。