[发明专利]一种实时确定路面粒料层材料回弹模量的方法

说明书

本发明提供了一种实时确定路面粒料层材料回弹模量的方法，涉及道路工程技术领域。本发明通过制备沥青混合料试样进行单轴压缩动态模量实验，建立沥青混合料动态模量计算模型，制备粒料层材料试样进行三轴压缩试验，建立粒料层材料回弹模量计算模型，通过在路面上设置粒料层材料回弹模量智能监测系统，实时测量沥青路面的内部温度和行车车速，利用沥青路面数据处理装置内的沥青混合料动态模量计算模型计算沥青路面的沥青混合料动态模量，再利用粒料层材料回弹模量计算模型迭代计算，确定粒料层材料的回弹模量。本发明实现了粒料层材料回弹模量的实时监测，为沥青路面结构服役性能的精确评估提供了依据，有利于指导沥青路面的结构设计和养护维修。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种实时确定路面粒料层材料回弹模量的方法。

背景技术

沥青路面结构中各结构层的材料模量作为表征路面材料性质的重要参数，常用于沥青路面结构力学分析计算中。道路粒料层材料主要是指沥青路面结构中基层或底基层的粒料类材料。粒料类材料作为一种松散类材料，其材料模量具有明显的应力依赖特性，即当粒料层材料承受不同应力作用时其材料模量不同。实际路面服役过程中，由于路面经常承受不同的交通荷载，且每次交通荷载经过路面时沥青层的材料模量也会发生变化，这些均会导致道路粒料层所承受的应力不同。

但是，现阶段针对沥青路面结构设计分析过程中，通常将道路粒料层的材料模量设置为固定值，并未考虑粒料层材料模量随应力变化的特征，导致无法实现对沥青路面结构设计及路面状况的准确分析及评估，从而无法为沥青路面的结构设计养护维修提供有力依据。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种实时确定路面粒料层材料回弹模量的方法，实现了对路面粒料层材料回弹模量的实时监测，为路面服役性能的准确评估提供了依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实时确定路面粒料层材料回弹模量的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选取待监测的沥青路面，获取待监测沥青路面的路面结构参数，并根据路面结构参数制备沥青层混合料试样和粒料层材料试样；

步骤2，利用材料试验机对沥青混合料试样进行单轴压缩动态模量试验，测量不同试验温度和加载频率条件下沥青混合料试样中各结构层的动态模量，基于时温等效原理建立沥青混合料动态模量主曲线，根据沥青混合料动态模量主曲线，确定沥青混合料动态模量计算模型，如式（1）所示：

（1）

其中，

（2）

（3）

式中，为沥青混合料的动态模量，单位为MPa；为加载频率，单位为Hz；为沥青混合料的温度，单位为℃；为沥青混合料的最大限制模量，单位为MPa；、、、均为模型系数；为沥青混合料的矿料间隙率；为沥青混合料的沥青饱和度；

步骤3，利用三轴压缩试验机对粒料层材料试样进行三轴压缩试验，改变施加围压的大小，测量不同围压下粒料层材料试样的回弹模量，根据粒料层材料试样回弹模量与围压之间的关系，建立粒料层材料回弹模量计算模型，如式（4）所示：

（4）

其中，

（5）

（6）