[发明专利]一种沥青路面失稳型车辙发生时间的预测方法

说明书

本发明公开了一种沥青路面失稳型车辙发生时间的预测方法，涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的方法，属于道路工程的技术领域。本发明以沥青混合料蠕变试验第三阶段起始点所对应的荷载作用次数为失稳寿命，通过室内简单性能试验可获得所测温度范围内室内沥青混凝土试件单轴、三轴动态蠕变试验失稳寿命的预测模型，由此只需给定某一温度及受力状态即可直接预测室内混合料试件蠕变第三阶段起点，最后通过有限元分析法获得实际路面模型在标准轴载作用下的受力状态并结合实际环境温度及交通量情况获得实际路面的失稳寿命，为实际路面车辙失稳寿命的预测提供一种可行方案，试验条件简单且操作方便。

技术领域

本发明公开了一种沥青路面失稳型车辙发生时间的预测方法，涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的方法，属于道路工程的技术领域。

背景技术

随着交通量增长、轴载加重、交通渠化及持续高温天气等因素的综合影响，车辙成为我国道路沥青路面的主要病害之一。根据以往经验，在城市道路和干线公路交叉路口段、行车渠化交通严重的高速公路路段以及高速公路上坡路段等区域易出现车辙。车辙的产生会影响路面平整度以及行车舒适性，削减面层以及路面结构的整体强度，同时也会严重危害行车安全性。因此，针对高速公路车辙问题开展研究，对确保路面使用质量，提高行车安全具有重要意义。

由于我国沥青路面一般采用半刚性基层，因此车辙主要以沥青面层的失稳型车辙为主。从车辙的发展规律来看，车辙发展一般经历三个阶段：初始压密阶段、稳定增长阶段及加速失稳阶段，室内静态和动态三轴试验证明了这一规律。车辙出现失稳的具体时间与沥青混合料类型、荷载大小以及作用次数、温度环境、路面结构等因素有关。由于多种因素的综合作用，实际路面车辙失稳时间很难预测，但若能通过研究掌握沥青路面车辙失稳的规律，并通过沥青混合料及其原材料性能指标从项目建设时就进行控制来延长路面车辙出现失稳的时间，这对提高路面建设质量、减少运营期间的养护费用具有重要意义。

从室内沥青混合料的车辙试验、三轴试验以及实际路面在荷载作用下的受力特点来看，沥青混合料车辙发展的三个阶段具有一定的特征。初始压密阶段是混合料压密过程中内部结构重新调整的阶段，主要体现为集料的重新排布；稳定增长阶段主要体现为混合料粘弹塑性的累积及内部石料破碎引起的混凝土强度下降；加速失稳阶段主要体现为混合料强度失稳导致的变形过大。车辙深度的快速增加其本质原因则是沥青混合料的失稳。因此，有必要给出一种预测沥青路面失稳型车辙发生时间的有效方案。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种沥青路面失稳型车辙发生时间的预测方法，从探究混合料强度构成原理以及路面不同层位在实际温度场不同荷载作用下的失稳机理角度出发确定沥青路面车辙失稳的规律，为沥青路面失稳型车辙发生时间的预测提供一种有效途径，为进一步防止车辙深度快速增长提供有效数据，解决了实际路面车辙失稳时间很难预测的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种沥青路面失稳型车辙发生时间的预测方法，包括如下步骤：

A、在不同温度下进行抗剪强度试验获得沥青路面各面层沥青混合料的抗剪强度参数值进而确定沥青混合料破坏面上剪应力值与温度及受力状态相关的预测模型；

B、结合沥青混合料破坏面上剪应力值与温度及受力状态相关的预测模型，在不同温度、围压以及循环荷载作用下进行三轴动态蠕变试验获得沥青混合料失稳寿命与温度及受力状态相关的预测模型，所述沥青混合料失稳寿命与温度及受力状态相关的预测模型即为沥青混合料失稳点对应的流变次数与温度及受力状态相关的预测模型；

C、结合沥青混合料失稳点对应的流变次数与温度及受力状态相关的预测模型，通过有限元分析法获得实际路面模型在标准轴载作用下的受力状态并结合实际环境温度及交通量情况获得实际路面的失稳寿命。