[发明专利]一种半刚性基层芯样疲劳试验方法

说明书

本发明公开了一种半刚性基层芯样疲劳试验方法，通过获取两个为一组的半圆形试件，以其中一个半圆形试件半圆劈裂试验后得到的峰值力为基准，对另一个半圆形试件进行不同应力比模式下半圆弯拉疲劳试验并记录荷载重复次数，最后通过绘制应力比‑荷载重复次数的单对数曲线图，由此获得半圆弯拉疲劳方程，进一步准确评价了半刚性基层的长期性能，让操作者可以预测半刚性基层的疲劳寿命，更加符合路面真实受力状态，整套方法操作简单，对路面伤害小，节约成本，克服了现有技术中没有将操作性、经济性与路面真实受力状态模拟相结合的问题，综合性更强。

所属领域

本发明涉及交通运输技术领域，尤其涉及一种针对半刚性基层现场取芯试件半圆弯曲疲劳试验方法。

背景技术

随着我国高速公路建设的不断发展，无机结合料稳定类基层材料在交通运输工程中得到了广泛的推广与应用，无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，因而常被称之为半刚性材料，这其中，半刚性基层沥青路面结构层板体性好、承载力大、原材料来源广、造价低廉、抗车辙能力强、水稳定性好、抗冲刷能力强，作为代表性的半刚性材料被广泛应用于我国高速公路的基层和底基层。

半刚性基层强度、刚度较大，是路面结构中承受荷载作用的主要结构层。在行车方向上，半刚性基层主要受弯拉疲劳荷载作用，而半刚性材料的抗拉强度远小于其抗压强度，在弯拉应力的反复作用下，基层产生拉应力过大，从而易造成疲劳破坏。现有的半刚性基层疲劳试验主要有圆柱体试件劈裂疲劳试验和梁式试件四点弯曲疲劳试验两种，针对现场芯样，劈裂试验所需芯样尺寸较大，成本较高，而小梁试验取样难度较大，受力模式单一，因而现有的半刚性基层疲劳试验方法无法满足路面真实受力状况的需求，没有将操作性、经济性与路面真实受力状态模拟相结合，不能准确评价半刚性基层的长期性能，难以预测其疲劳寿命。

发明内容

本发明正是针对现有技术中不能准确评价半刚性基层的长期性能，难以准确预测其疲劳寿命的问题，提供了一种半刚性基层芯样疲劳试验方法，通过获取两个为一组的半圆形试件，以其中一个半圆形试件半圆劈裂试验后得到的峰值力为基准，对另一个半圆形试件进行不同应力比模式下半圆弯拉疲劳试验并记录荷载重复次数，最后通过绘制应力比-荷载重复次数的单对数曲线图，由此获得半圆弯拉疲劳方程，进一步准确评价了半刚性基层的长期性能，让操作者可以预测半刚性基层的疲劳寿命，更加符合路面真实受力状态，整套方法操作简单，对路面伤害小，节约成本，克服了现有技术中没有将操作性、经济性与路面真实受力状态模拟相结合的问题，综合性更强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种半刚性基层芯样疲劳试验方法，包括以下步骤：

S1，获取半刚性基层芯样，将芯样切割为半圆形试件，所述半圆形试件两个为一组；

S2，对一个半圆形试件进行半圆劈裂试验，得到峰值力F以及半圆劈裂强度σ_SCB；

S3，根据步骤S2中的试验结果峰值力F为基准，对一组中的另一个半圆形试件进行不同应力比模式下半圆弯拉疲劳试验，直至半圆形试件被破坏，记录荷载重复次数；

S4，多次重复步骤S1-S3，记录不同应力比模式下的荷载重复次数；

S5，绘制应力比-荷载重复次数的单对数曲线图，获得半圆弯拉疲劳方程其中σ/S为应力比，N为荷载重复次数，a,b为拟合参数。

作为本发明的一种改进，所述步骤S2中半圆劈裂试验采用控制位移的三点静压试验，半圆劈裂强度σ_SCB：

其中：σ_SCB为半圆劈裂强度；F为峰值力；l为支座间距；h为半圆形试件高度；D为半圆形试件厚度。

作为本发明的一种改进，所述步骤S2中三点静压试验支座间距为半圆形试件厚度的80％，即l＝0.8D。