半刚性基层沥青路面的车辙预测

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1、半刚性基层沥青路面的车辙预测摘要：基于剪切变形机理，提出半刚性基层沥青路面的新的车辙预测模型。这个模型最突出的特点是有效考虑剪切因素，即用抗剪强度来评价沥青混合料的抗变形能力，剪应力代表路ifii结构的抗车辙能力。在不同的温度和接触压力条件下，使用四组沥青混合料进行车辙试验，然后用优化分析方法确定模型。与此同时，对车辙影响显著的车速，运用玻耳兹曼的线性叠加原理，成功地引入到该模型。最后，使用加速路面试验结果，校准该模型。关键词:半刚性基层；抗剪强度；车辙中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1引言沥青路面的车辙包括热拌沥青混合料的致密化和剪切

2、流，而人多数严重的车辙是由于沥青混合料的剪切流引起的。这尤其适用于半刚性基层沥青路面，是因为他们的稳定基层较硬:在这种情况下，沥青面层引起大部分的剪切变形。过去，大量路面研究人员致力于将剪切概念应用到沥青混凝土的配合比设计。然而，到目前为止，在这个方向的研究还没有达到一个被广泛接受的结果，这可能是由于试验方法的复杂性，如三轴试验和恒高度的重复简单剪切试验。这项研究提出了一种新的机械论的实证研究方法來预测半刚性基层沥青路面的车辙。一个简单而实用的剪切试验方法考虑了沥青混凝土的剪切性能:静态单轴贯入试验。这项工作旨在为将來提出适当的设计程序以控制车辙奠定基础。

3、2车辙预测模型的框架许多研究表明，剪切变形主耍与路面结构特点，路面材料特性、温度和交通（车辆速度、荷载大小和重复次数）有关。传统上，预测车辙的进程都是基于应用最广泛的动力方程，如方程（1）所示，经验上，车辙深度是温度和重复加载的函数。RD二aXNPXT9（1）在这里RD是温度为T时，N次重复加载后，车辙的深度；a,B和0是方程的系数。然而，最近的研究表明，加载重复次数的指数通常会随着受到的荷载不同或者使用的材料不同而变化。方程（1）中的B值主要取决于应力的大小和沥青混合料的性能。为了反映这一点，用剪应力和抗剪强度代替上面的常数0,通过引入一个函数，将方程（

4、1）变形为方程（2）。（2）这里，丫是路面的剪应力，可以通过有限元方法计算，是通过SUPT测量的沥青混凝土的抗剪强度。注意到丫和的比值可以将使用弹性理论计算和丫引起的误差最小化。在这个模型屮，剪应力用来评价路面结构的抗车辙能力，抗剪强度只用来评估沥青混合料的抗剪强度，因此，20摄氏度和60摄氏度分别指定为他们的代表温度。波尔兹曼的线性叠加原理，即总车辙深度可以通过总结不同时期的所有的变形增量直接计算，结合另一个经验方程，此方程表明加载持续时间是车辆速度的倒数，将车辆速度对车辙的影响考虑在内。换句话说，10cm/s的加载速度引起的车辙深度，相当于以100cm

5、/s的速度加载加载十次引起的车辙深度。由此产牛的完整的预测模型用方程(3)阐释，其屮Vref是参考速度，Nv是速度为V时的荷载重复次数。(3)考虑剪应力，温度和沥青混凝土的性能随着沥青路面的深度发生变化，采用计算所有子层的变形作为总变形的方法。每个子层的厚度规定为10毫米，每个子层的中间点被设定为计算点。这样，基于每个子层的实际温度，剪应力和抗剪强度，通过简单地合计整体厚度的所有的变形增量，就可以得到总的车辙深度。3实验室实验方案3.1车辙试验。使用固体橡胶轮胎进行的车辙试验，提供了随肴荷载的重复，车辙进展情况数据。这项试验使用的板试样宽300毫米，长30

6、0毫米,厚度为50毫米。此试验是在恒定的跟踪速度0.16米/秒，在20°C,40°C和60°C三个温度下进行的。试验中使用四组集料级配不同的沥青混合料,混合料A在三个压力等级：0.56MPa,0.72MPa和1.10MPa下进行试验，而混合料B,C和D在标准压力0.72MPa下进行试验。车辙试验的结果正如上面提到的，可以观察到不同的沥青混合料或在不同的荷载等级，变形发展趋势方面的差界是显著的。3.2静态单轴贯入试验。从本质上说，沥青混凝土的抗剪强度作为材料的固有特性，在给定条件下应该是不变的。然而，围压变化意味着三轴试验给出的剪切强度的值是不唯一的。考虑到

7、这个缺陷和三轴试验的复杂性,静态单轴贯入试验应运而生，被称作SUPTo这个实验可以直接确定沥青混合料的抗剪强度，这一点已经被Bi验证，他表示，在SUPT试件中，剪应力的分布与在实际路面结构屮的剪应力的分布完全吻合，并且SUPT屮的破坏机理主要取决于剪力。已经进一步证实了，在0.3mpa围压，SUPT的可重复性较好，并且与三轴试验具有一致性。在这个试验中，试件尺寸是直径100毫米，高100毫米。这样的试件可用旋转压实仪很容易地成型。在应变控制的加载速率为1毫米/分钟，加载头(直径28.5毫米的一个钢棒)贯入SUPT试件。表示抗剪强度，其定义是：=kͺ

8、1;(4)这里Pmax是SUPT试件的贯入强度；k是抗剪强度系数，