[发明专利]一种沥青混合料三轴动态模量实验表征与预测方法

说明书

本发明属于道路工程技术领域，公开了一种沥青混合料三轴动态模量实验表征与预测方法，包括以下步骤：S1、基于沥青混合料单轴压缩动态模量实验，标定2S2P1D模型；S2、根据标定好的2S2P1D模型，得到沥青混合料的连续松弛谱，确定围压依赖性函数关系；S3、根据2S2P1D模型及围压依赖性函数，预测沥青混合料的三轴动态模量。本发明在常规三轴实验基础上做了简化，仅需在最高温度进行不同围压条件下的模量测试，大大减少了实验步骤和试件需求，显著降低了实验周期，对实验误差和数据容错度较好。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种沥青混合料三轴动态模量实验表征与预测方法。

背景技术

和常见岩土材料类似，因集料骨架和孔隙的存在，沥青混合料的力学行为表现出显著的围压依赖性。高温下，沥青黏度降低，对集料的约束性降低，使得该特性在高温条件下的体现尤为显著。实际路面中，在竖向车轮荷载作用下，沥青混合料因其侧向膨胀趋势而显著受到周边材料的约束，对其应力应变响应的描述在考虑准确性和实用性地前提下一般可采用三轴动态模量模型。目前既有三轴模型均是在标准一维模型的基础上扩展得来，在实际应用中存在的挑战主要有以下两个方面：第一，室内实验需要在不同围压条件下进行全温度区域内的动态模量测试，实验周期较长；第二，数据分析步骤较为繁琐，且对实验误差和数据离散性较为敏感。沥青混合料动态模量三轴模型替代当前一维单轴模型，是沥青路面力学经验结构设计体系今后发展的趋势，因而很有必要建立一套准确性高、实用性强的实验方法和预测模型。

发明内容

本发明意在提供一种沥青混合料三轴动态模量实验表征与预测方法，以解决既有三轴模型实验周期长、对实验误差和数据离散性敏感的问题。

一种沥青混合料三轴动态模量实验表征与预测方法，包括以下步骤：

S1、基于沥青混合料单轴压缩动态模量实验，标定2S2P1D模型；

S2、根据标定好的2S2P1D模型，得到沥青混合料的连续松弛谱，确定围压依赖性函数关系；

S3、根据2S2P1D模型及围压依赖性函数，预测沥青混合料的三轴动态模量。

进一步，所述2S2P1D模型写成如下形式：

式中，ω是角频率，E^*(ω)、E'(ω)、E(ω)分别是动态模量、存储模量和损耗模量，中间变量A、B表达式为：

进一步，所述沥青混合料的连续松弛谱写成如下形式：

式中，H(ξ)是松弛谱，ξ表示时间。

进一步，E_∞对围压的依赖关系表示为：

式中，p表示围压水平，E_max、E_s和p₀是待定参数；

且在所述2S2P1D模型中，不同围压对应的E_∞参数值通过拟合最高测试温度下的实验数据获得，拟合所用误差函数为：

Error＝[log(|E*|_mea)-log(|E*|_pred)]² (7)

式中，|E^*|_mea和|E^*|_pred分别为某一给定围压水平下所测得动态模量实验值及模型计算值。

本发明的有益效果是：