[发明专利]基于温度参数的沥青混合料复模量应变依赖模型确定方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及道路工程领域，特别涉及路面结构计算分析中沥青混合料模量的取值与确定问题。

背景技术

模量是路面结构计算分析中的关键参数之一，它的取值直接影响着受力分析结果。对于理想弹性体而言，模量是材料的固有属性，不随应力或应变的变化而改变，一般为定值，目前开展路面结构计算分析时，各结构层模量取值也为定值。然而，大量的室内和现场试验表明，由于组成物质的多样性和复杂性，路面材料通常表现出非均质性和各向异性，绝大多数路面材料的模量会随着应力或应变水平的变化而改变，表现出十分明显的应力或应变依赖特性，路面材料的模量并非定值，而是一个与应力或应变有关的函数表达式，即模量的应力或应变依赖模型。为了保证路面结构计算分析结果的合理性，有必要获得路面材料的应力或应变依赖模型，并据此开展路面结构计算分析。

复模量是表征沥青混合料交替应变下结构响应的主要参数，可以构造沥青混合料复模量应变依赖模型作为路面结构计算分析的模量取值依据。

发明内容

本发明为基于温度参数的沥青混合料复模量应变依赖模型确定方法，采用温度及应变双参数、通过函数模型表征沥青混合料的复模量，该方法较现有的定值模量更符合路面结构的实际情况。

基于温度参数的沥青混合料复模量应变依赖模型确定方法，包括如下步骤：

1)在不同应变水平ε_i(i＝1，…，n)、不同加载频率f_j(j＝1，…，m)、不同试验温度T_k(k＝1，…，p)下进行沥青混合料复模量试验；其中参数i代表应变水平级位、参数n代表应变水平级位样本总量，参数j代表加载频率级位、参数m代表加载频率级位样本总量，参数k代表试验温度级位、参数p代表试验温度级位样本总量，n，m，p均为正整数。

2)按照下述方法获得以某一频率为基准频率，不同应变水平下、基于温度参数的沥青混合料复模量主曲线；

(1)在某应变水平ε_i下，采用Boltzmann函数表征某一频率时温度与沥青混合料复模量对数的相关关系，

(2)以(1)中的Boltzmann函数关系为基准，根据时温等效原理引入温度移位因子α_i,j(i＝1，…，n；j＝1，…，m)，将应变水平ε_i下、其他频率时温度与复模量的试验数据进行平移处理，得到一组新的平移后温度-复模量试验，

(3)采用式(1)对(2)中的数据进行回归分析，可得到以某一频率作为基准频率，应变水平为ε_i时、基于温度参数的沥青混合料复模量主曲线，函数表达式为式(1)，

式中：T——温度，单位为℃；

E——以10为底的沥青混合料复模量对数；

A₁、A₂、x₀、dx——回归参数，

(4)采用(1)、(2)、(3)中的方法，可得到其他应变水平下，以某一频率为基准频率、基于温度参数的沥青混合料复模量主曲线，

3)将步骤2)中不同应变水平下的平移后温度-复模量试验数据，整理成自变量为温度和应变水平、因变量为复模量对数的数据格式，采用式(2)对其进行回归分析，可得到基于温度参数的沥青混合料复模量应变依赖模型；

式中：T——温度，单位为℃；

E——以10为底的沥青混合料复模量对数；

ε——应变，单位为1×10²με；

a、b、c、x₀、dx——回归参数。

所述步骤1)中的应变水平为30、60、90、120、150με，加载频率通常为10、15、20、25、30、35、40Hz，试验温度通常为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45℃。

所述基准频率为10Hz。

该模型采用温度及应变双参数、通过函数关系表征了沥青混合料的复模量，使得模量取值变为函数形式，有效避免了路面结构计算分析中沥青混合料模量取为定值，所造成的结构计算分析不合理的问题。

附图说明

图1频率10Hz时温度与复模量的Boltzmann函数关系(应变水平30με)，