[发明专利]一种考虑应力松弛的沥青面层累积温度收缩应力计算方法

权利要求书

1.一种考虑应力松弛的沥青面层累积温度收缩应力计算方法，包括如下步骤：

步骤1：进行马歇尔试验，确定沥青混合料动态模量主曲线方程及各移位因子，采用Sigmoidal函数表示的动态模量主曲线方程如下：

式中，|E^*|为动态模量；δ为动态模量最小值；α为动态模量最大值减去δ；β、γ为Sigmoidal函数的形状参数；ω_r为缩减频率；ω为试验频率；α(T)为移位因子；E_a为回归系数；T为试验温度值；T_r为参考温度；

步骤2：根据Prony级数理论及配置法，转化动态模量主曲线方程为广义Maxwell松弛模量主曲线方程，方法如下：

步骤2.1：将ω＝ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆、ω₇、ω₈、ω₉、ω₁₀、ω₁₁对应分别为10⁶、10⁵、10⁴、10³、10²、10¹、10⁰、10^-1、10^-2、10^-3、10^-4时，带入步骤1计算得到的动态模量主曲线方程，得到每个对应的|E^*|_j，j＝1～11；

步骤2.2：采用弹性模量和粘性模量配置法换算得到松弛模量主曲线方程，配置法方程式如下：

式中：G₀为静弹性模量；G_i为松弛强度，i＝1～11；τ_i为松弛时间，i＝1～11，依次为10^-6、10^-5、10^-4、10^-3、10^-2、10^-1、10⁰、10¹、10²、10³、10⁴；采用非线性最小二乘法拟合参数G₀、G_i，i＝1～11；并给定拟合初始值如下：G₀＝50，G_i＝1，i＝1～11；

步骤2.3：采用广义Maxwell方程表示松弛模量主曲线方程，G(t)表示在参考温度T_r下的松弛模量，t表示加荷时间，公式如下：

将拟合得到的G₀、G_i，i＝1～11带入上式得到松弛模量主曲线方程；

步骤3：基于Boltzmann叠加原理及Hills理论，计算路面累积温度收缩应力，方法如下：

步骤3.1：Hills提出的沥青面层累积温度收缩应力计算公式(1)：

式中：σ(T)为温度从T₀降低至T_f时，沥青混合料的累积温度应力；T₀为初始温度；T_f为终止温度；α(T)为温度从T₀降低至T_f时，沥青混合料的平均温度收缩系数，单位为1/℃；S(Δt，T)为温度为T，加载时间为时Δt，沥青混合料的劲度模量，单位为MPa；ΔT为温度从T₀降低至T_f内，划分为若干时间间隔；

步骤3.2：改进Hills提出的沥青面层累积温度收缩应力计算公式，改进方法为：使用松弛模量替代公式(1)中劲度模量，单位为MPa，获得连续的阶段变温所产生的累积温度收缩应力计算公式；

步骤3.3：根据连续的阶段变温所产生的累积温度收缩应力计算公式，已知沥青混合料的包括松弛模量主曲线、移位因子在内的材料性质、起始温度、降温幅度、降温速率，并确定合适的时间间隔，计算得到连续降温下沥青面层自身收缩引起的累积温度收缩应力。