專利名稱：瀝青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于浙青路面路用性能測試和評價的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浙青路 面車轍深度的預估方法。
背景技術(shù)：
車轍是浙青路面主要病害之一，它影響路面的平整度，降低路面的使用品質(zhì)，如果 車轍累積過快，則直接影響路面的使用壽命。20世紀70年代末，美國AASHTO發(fā)起的在各州 進行的浙青路面損壞調(diào)查表明，在被調(diào)查的44條主要公路中就有13條公路的破壞是由車 轍引起的，占被調(diào)查總數(shù)的四.5%。20世紀80年代，據(jù)日本調(diào)查，累計交通量超過300萬 輛的道路上，車轍深度大于IOmm的占50%以上，需要進行維修處理的浙青路面，80%以上 是由于車轍過深而造成的。我國近幾年來經(jīng)濟發(fā)展迅速，道路交通量及交通荷載不斷增加， 車輛行駛渠化現(xiàn)象突出，這些因素促使浙青路面在較短的使用年限內(nèi)產(chǎn)生過大的車轍。因 此，進行浙青路面抗車轍性能評價和路面車轍預估的研究，對我國浙青路面結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計 與養(yǎng)護管理具有重要的理論意義和使用價值。由于浙青混合料所固有的粘彈性、浙青路面高溫特性影響因素的多樣性、路面車 轍形成的復雜性等，使得車轍預估成為世界性的難題。目前，國內(nèi)外基本上形成了三種車轍 的預估方法經(jīng)驗法、理論法和半經(jīng)驗-半理論法。從試驗路測定數(shù)據(jù)通過回歸分析得到的 經(jīng)驗性模型，針對性較強，在特定條件下預估精度較高，比較符合該路段的實際情況。但其 缺點是沒有考慮路面結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)，經(jīng)驗公式的建立需要投入大量人力、物力，且預估車 轍的公式外延性差，適用面窄，通用性差，要加以推廣存在著一定的困難。采用基于彈性層 狀體系、粘彈性和粘彈塑性的理論法進行車轍預估，結(jié)果與實際觀測值存在著一定的差異。 而半經(jīng)驗-半理論法根據(jù)彈性層狀體系理論或粘彈性層狀體系理論，來計算路面的應(yīng)力和 位移，通過實驗統(tǒng)計出浙青路面車轍與彎沉、荷載、材料特性、路面結(jié)構(gòu)參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系式， 它兼顧了經(jīng)驗法和理論法在預估車轍深度方面的優(yōu)點。半經(jīng)驗-半理論法的代表性模型為Jacob Uzan提出的車轍預估模型和AASHTO 2002設(shè)計指南提出的力學經(jīng)驗法預估模型。它們雖考慮了路面結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)，但應(yīng)用的 力學理論不盡合理，且有些計算參數(shù)的確定很不方便，也未得到廣泛應(yīng)用。因此，建立一種 浙青路面車轍深度的預估方法具有十分重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種浙青路面車轍深度 的室內(nèi)試驗預估方法。技術(shù)方案本發(fā)明所述的浙青路面車轍深度的預估方法，是以室內(nèi)浙青混合料試 驗為基礎(chǔ)、結(jié)合理論分析和路面溫度場、氣溫數(shù)據(jù)，對浙青路面進行車轍預估的室內(nèi)推演。 該推演法包括如下步驟1)在40 60°C的不同溫度T、0. 4 1. OMPa不同偏應(yīng)力P。下進行浙青混合料的局部加載試驗，獲得浙青混合料永久變形RD與試驗溫度T、荷載作用次數(shù)N和偏應(yīng)力Ptl的 數(shù)據(jù)；采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，對試驗數(shù)據(jù)按照公式=擬合得到反映材料特征
的四個參數(shù)a，b，c和d ；其中，a為在溫度rC、lMPa荷載作用一次時的浙青混合料變形，b 是溫度系數(shù)，c為反映荷載作用次數(shù)對混合料永久變形影響的軸次系數(shù)，d為荷載系數(shù)；2)調(diào)查收集浙青路面車轍預估路段的高溫季節(jié)典型氣溫和路面溫度場、交通軸載 數(shù)據(jù)并進行軸載換算；采用路面分析軟件，獲得軸載隨路面深度的變化規(guī)律；3)采用分層總和的思想，以Icm為基礎(chǔ)，將浙青面層劃分為若干亞層，按公式 RD = WP:，計算浙青路面車轍的預估值；其中，RD是浙青混合料永久變形，T為試驗 溫度，N為荷載作用次數(shù)，P0為偏應(yīng)力。所述步驟1)所述的浙青混合料是浙青路面中采用的材料類型。步驟幻所述的高溫季節(jié)典型氣溫為選擇一天24h的平均氣溫Tavg或最高氣溫Tmax 作為浙青路面車轍的計算與預估的溫度條件。有益效果本發(fā)明是預估浙青路面在車輛荷載作用下形成車轍深度的預估方法， 也是進行路面車轍病害處理決策的依據(jù)，發(fā)明在以下幾方面具有明顯的優(yōu)勢。(1)本發(fā)明充分利用室內(nèi)試驗方法、數(shù)值分析方法和氣候、交通調(diào)查數(shù)據(jù)，把材料 參數(shù)、變形規(guī)律、溫度條件和交通狀況四個決定浙青路面車轍發(fā)展規(guī)律的因素有機的結(jié)合 在一起，為準確預估浙青路面的車轍深度提供了新方法。(2)本發(fā)明預估得到的浙青路面車轍深度可以作為路面管理部門養(yǎng)護維修決策的 重要依據(jù)，從一定程度上節(jié)約路面實際觀測調(diào)查的成本和養(yǎng)護費用。


圖1為汾灌高速的典型氣溫和最高氣溫。圖2為浙青路面車轍模擬值與試驗值的比較。
具體實施例方式本發(fā)明所述的浙青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法，具體包括如下步驟1)在40 60°C的不同溫度T、0. 4 1. OMPa不同偏應(yīng)力P。下進行浙青混合料的 局部加載試驗；建立浙青混合料永久變形RD與試驗溫度Τ、荷載作用次數(shù)N和偏應(yīng)力Ptl的 定量關(guān)系；2)調(diào)查收集浙青路面車轍預估路段的高溫季節(jié)典型氣溫和路面溫度場、交通軸載 數(shù)據(jù)并進行軸載換算；采用路面分析軟件，獲得軸載隨路面深度的變化規(guī)律；3)采用分層總和的思想，以Icm為基礎(chǔ)，將浙青面層劃分為若干亞層，按公式 RD = WP:，計算浙青路面車轍的預估值。其中，RD是浙青混合料永久變形，T為試驗 溫度，N為荷載作用次數(shù)，P0為偏應(yīng)力，a, b，c和d為反映材料和試驗條件的參數(shù)。其中，a 為溫度1°C、IMI^a荷載作用一次時的浙青混合料變形，b是溫度系數(shù)，c為反映荷載作用次數(shù) 對混合料永久變形影響的軸次系數(shù)，d為荷載系數(shù)。所述步驟1)所述的浙青混合料是浙青路面中采用的材料類型。步驟2、所述的高溫季節(jié)典型氣溫為選擇一天Mh的平均氣溫Tavg或最高氣溫Tmax 作為浙青路面車轍的計算與預估的溫度條件。
具體為(1)在不同溫度T (40 60°C )、不同偏應(yīng)力Ptl (0. 4 1. OMPa)下進行常見浙青混 合料的局部加載試驗；(2)采用數(shù)值分析方法，根據(jù)浙青混合料永久變形RD與試驗溫度T、荷載作用次數(shù) N和偏應(yīng)力Ptl的定量關(guān)系(RD = aTbNcP0d )，擬合得到反映材料特征的四個參數(shù)a，b，c和d， 這是室內(nèi)試驗推演法進行車轍預估的關(guān)鍵。其中，a為溫度1°C、IMI^a荷載作用一次時的浙 青混合料變形，b是溫度系數(shù)，c為軸次系數(shù)，d為荷載系數(shù)；(3)調(diào)查收集浙青路面車轍預估路段的高溫季節(jié)典型氣溫和路面溫度場、交通軸 載數(shù)據(jù)(并進行軸載換算)；采用路面分析軟件，獲得軸載隨路面深度的變化規(guī)律；(4)采用分層總和的思想，以Icm為基礎(chǔ)，將浙青面層劃分為若干亞層，按公式 RD KNcP:，計算浙青路面車轍的預估值；(5)對比該路段歷年車轍測試數(shù)據(jù)，對上述車轍預估值進行修正，以獲得最終的車 轍預估結(jié)果。下面結(jié)合附圖，以江蘇省汾灌高速公路為實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說 明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。實施例汾灌高速公路車轍預估的室內(nèi)推演法，包括如下步驟(1)室內(nèi)的局部加載試驗與永久變形規(guī)律汾灌高速公路的路面結(jié)構(gòu)面層組成為4cm SMA-13 (改性浙青)+6cm Superpave-20 (普通浙青)+8cm Superpave-25 (普通浙青)。在路面結(jié)構(gòu)的車轍預估中，路 面結(jié)構(gòu)層材料全部采用Superpave-20 (改性浙青)混合料來代替。實驗室內(nèi)進行不同溫度T(40 60°C )、不同偏應(yīng)力P0(0. 4 1. OMPa)下的局部 加載試驗，試驗結(jié)果如表1所示。表lSuperpave-20浙青混合料的局部加載試驗結(jié)果匯總
權(quán)利要求
1.一種浙青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法，其特征在于該推演法包括如下步驟1)在40 60°C的不同溫度Λ0.4 1. OMPa不同偏應(yīng)力下進行浙青混合料的局部 加載試驗，獲得浙青混合料永久變形你與試驗溫度r、荷載作用次數(shù)#和偏應(yīng)力弋的數(shù)據(jù)； 采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，對試驗數(shù)據(jù)按照公式擬合得到反映材料特征的四個參數(shù)a，力，c和 d ；其中，a為在溫度rC、lMPa荷載作用一次時的浙青混合料變形，b是溫度系數(shù)，c為反映 荷載作用次數(shù)對混合料永久變形影響的軸次系數(shù)，J為荷載系數(shù)；2)調(diào)查收集浙青路面車轍預估路段的高溫季節(jié)典型氣溫和路面溫度場、交通軸載數(shù)據(jù) 并進行軸載換算；采用路面分析軟件，獲得軸載隨路面深度的變化規(guī)律；3)采用分層總和的思想，以Icm為基礎(chǔ)，將浙青面層劃分為若干亞層，按公式，計算浙 青路面車轍的預估值；其中，你是浙青混合料永久變形，r為試驗溫度，#為荷載作用次數(shù)， 慫為偏應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1所述的浙青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法，其特征在于，所述步 驟1)所述的浙青混合料是浙青路面中采用的材料類型。
3.如權(quán)利要求1所述的浙青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法，其特征在于，步驟2) 所述的高溫季節(jié)典型氣溫為選擇一天24h的平均氣溫Tavg或最高氣溫Tmax作為浙青路面車 轍的計算與預估的溫度條件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種瀝青路面車轍預估的室內(nèi)試驗預估方法，此方法充分利用室內(nèi)試驗方法、數(shù)值分析方法和氣候、交通調(diào)查數(shù)據(jù)，把材料參數(shù)、材料的變形規(guī)律、溫度條件和交通狀況四個決定瀝青路面車轍發(fā)展規(guī)律的因素有機的結(jié)合在一起，進行了瀝青路面車轍深度的準確預估。并以江蘇省汾灌高速公路為例，說明了本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明拓展了現(xiàn)有的瀝青路面車轍預估方法，可以為路面管理養(yǎng)護部門提供科學決策，對降低路面檢測費用和維修成本具有重要的現(xiàn)實意義。
文檔編號E01C23/01GK102127895SQ20111000377
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者廖公云, 陳俊, 黃曉明 申請人:東南大學