| 专利名称： | 沥青路面车辙模拟方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Asphalt pavement rut simulation method | ||
| 专利号： | CN201510540331.9 | 申请时间： | 20150828 |
| 公开号： | CN105160094A | 公开时间： | 20151216 |
| 申请人： | 武汉理工大学 | ||
| 申请地址： | 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号 | ||
| 发明人： | 吴少鹏; 胡锦轩; 刘全涛; 雷敏 | ||
| 分类号： | G06F17/50 | 主分类号： | G06F17/50 |
| 代理机构： | 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 | 代理人： | 唐万荣; 刘洋 |
| 摘要： | 本发明公开了一种沥青路面车辙模拟方法。包括以下步骤：通过查询待模拟地区的气候、交通资料，计算出车辙等效温度、等效碾压时间、喷淋速率；按规范JTG?E20-2011成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mm?AC-16+60mm?AC-20+80mm?AC-25；将试件放置在车辙等效温度下，对试件以所述喷淋速率喷水，在0.7MPa载荷下对试件进行碾压，碾压时间为上述等效碾压时间，最后得到的车辙深度即为待测沥青路面在模拟时间内的车辙深度。本发明所述的车辙实验方法可对我国不同地区的沥青路面进行针对性模拟实验，实验条件与真实路况契合，能更真实的模拟出沥青路面的车辙损坏情况。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an asphalt pavement rut simulation method. Comprises the following steps : to be simulated by the climate, traffic information, calculate the equivalent temperature the track, equivalent steamroll time, spray rate; JTG according to specifications? E20-2011 forming 180 mm thick combined rut test piece, are 40 mm? AC-16 + 60 mm? AC-20 + 80 mm? AC-25; placing the test piece under the rut equivalent temperature, the test piece to the spray rate of the spray, in 0.7 MPa load on the test piece under rolling, steamroll time is the above-mentioned equivalent steamroll time, the depth of the track is asphalt pavement to be measured in the analog time the depth of the track. The track experiment of the present invention can be applied to different regions of the country of asphalt pavement to perform the targeted simulation experiment, experimental conditions agree with the actual road conditions, can more real simulation of the damage to the rut of the bituminous pavement. | ||
1.沥青路面车辙模拟方法，其特征在于包括以下步骤： 1)通过查询待模拟地区的气候、交通资料，计算出车辙等效温度、等效碾压时间、喷淋 速率； 其中，等效车辙温度(Teff)计算公式为：Teff＝28.4+0.92×MAAT，℃；MAAT为根 据沥青混合料应用地区的年均平均温度，℃； 等效碾压时间的计算方法为，h；式中：Nt为设计路面的年平均交 通量；η为车道系数；φ为有效轮迹分布系数；ζ为车辙的有效时间分布系数；f为当量小汽车 轴载换算系数；N服役年限； 喷淋速率的计算方法为
mm/d；H为模拟地区年暴雨总量，mm/d；T为碾压 时间，d；n为年暴雨天数，d；N服役年限； 2)按规范JTGE20-2011成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20 +80mmAC-25； 3)将试件放置在车辙等效温度下，对试件以所述喷淋速率喷水，在0.7MPa载荷下对试 件进行碾压，碾压时间为上述等效碾压时间，最后得到的车辙深度即为待测沥青路面在模拟 时间内的车辙深度。
1.沥青路面车辙模拟方法，其特征在于包括以下步骤： 1)通过查询待模拟地区的气候、交通资料，计算出车辙等效温度、等效碾压时间、喷淋 速率； 其中，等效车辙温度(Teff)计算公式为：Teff＝28.4+0.92×MAAT，℃；MAAT为根 据沥青混合料应用地区的年均平均温度，℃； 等效碾压时间的计算方法为，h；式中：Nt为设计路面的年平均交 通量；η为车道系数；φ为有效轮迹分布系数；ζ为车辙的有效时间分布系数；f为当量小汽车 轴载换算系数；N服役年限； 喷淋速率的计算方法为
mm/d；H为模拟地区年暴雨总量，mm/d；T为碾压 时间，d；n为年暴雨天数，d；N服役年限； 2)按规范JTGE20-2011成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20 +80mmAC-25； 3)将试件放置在车辙等效温度下，对试件以所述喷淋速率喷水，在0.7MPa载荷下对试 件进行碾压，碾压时间为上述等效碾压时间，最后得到的车辙深度即为待测沥青路面在模拟 时间内的车辙深度。
技术领域
本发明属建筑材料领域，具体涉及一种沥青路面车辙模拟方法。
背景技术
在高等级功率以及市政道路中，沥青混合料路面越来越备受青睐。作为现代化公路的重 要组成部分，沥青混合料路面具有表面平整无接缝、行车振动小、噪音低、铺筑后开放交通 快、养护便利等优点。随着交通量和重载车辆的增加，沥青混合料路面的早期破坏日益严重。 其中，沥青混合料的永久变形(车辙)是柔性路面体系中最重要的破坏类型之一。车辙不仅 对路面的平整度和使用性能有影响，对行车安全也极具威胁性。随着车辙深度的不断积累， 路面结构最终会遭到严重破坏。
现有的沥青混合料车辙实验方法通常是在恒定温度下(60℃)对车辙试件恒定次数的碾 压荷载，未考虑不同地区温度、交通量、降雨量的差异，存在温/湿度、荷载控制单一的缺点， 与路面的实际服役环境不一致，因而难以对不同路况下路面的使用性能做出准确预测。因此， 综合考虑沥青路面实际服役环境的车辙实验方法亟待开发。
发明内容
本发明目的在于提供一种沥青路面车辙模拟方法，反映了沥青路面的实际服役状况，可 准确分析和预测不同服役状况下沥青路面的车辙性能。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
沥青路面车辙模拟方法，包括以下步骤：
1)通过查询待模拟地区的气候、交通资料，计算出车辙等效温度、等效碾压时间、喷淋 速率；
其中，等效车辙温度(Teff)计算公式为：Teff＝28.4+0.92×MAAT，℃。MAAT为根 据沥青混合料应用地区的年均平均温度，℃；
等效碾压时间的计算方法为，h；式中：Nt为设计路面的年平均交 通量；η为车道系数；φ为有效轮迹分布系数；ζ为车辙的有效时间分布系数；f为当量小汽车 轴载换算系数；N服役年限；
喷淋速率的计算方法为mm/d；H为模拟地区年暴雨总量，mm/d；T为碾压 时间，d；n为年暴雨天数，d；N服役年限；
2)按规范JTGE20-2011成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20 +80mmAC-25；
3)将试件放置在车辙等效温度下，对试件以所述喷淋速率喷水，在0.7MPa载荷下对试 件进行碾压，碾压时间为上述等效碾压时间，最后得到的车辙深度即为待测沥青路面在模拟 时间内的车辙深度。
本发明的有益效果为：
1)本发明利用组合车辙结构，与实际路面相对应，对于车辙实验而言，更加可靠、可信。
2)本发明利用温度、喷淋、轮碾荷载等因素进行车辙实验，不仅可进行单因素控制实验， 而且可以进行多因素耦合实验。
3)本发明所述的车辙实验方法可对我国不同地区的沥青路面进行针对性模拟实验，实验 条件与真实路况契合，能更真实的模拟出沥青路面的车辙损坏情况。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
本发明沥青路面车辙模拟方法，步骤具体如下：
1)通过查询待模拟地区的气候、交通资料，计算出车辙等效温度、等效碾压时间、喷淋 速率；
其中，等效车辙温度(Teff)计算公式为：Teff＝28.4+0.92×MAAT，℃。MAAT为根 据沥青混合料应用地区的年均平均温度，℃；
等效碾压时间的计算方法为：h；式中：Nt为设计路面的年平均交 通量；η为车道系数；φ为有效轮迹分布系数；ζ为车辙的有效时间分布系数；f为当量小汽车 轴载换算系数；N服役年限；
喷淋速率的计算方法为mm/d；H为模拟地区年暴雨总量，mm/d；T为碾压 时间，d；n为年暴雨天数，d；N服役年限；
2)按规范成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20+80mm AC-25；
3)将试件放置在车辙等效温度下，对试件以所述喷淋速率喷水，在0.7MPa载荷下对试 件进行碾压，碾压时间为上述等效碾压时间，最后得到的车辙深度即为待测试件在模拟时间 内的车辙深度。
以下实施例中，根据JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对所需车辙 试样进行成型。
实施例1
模拟的路面为内蒙古地区某服役时间为1年的沥青混凝土路面，该地区年平均温度为 7.2℃，对应的车辙等效温度为35.0℃；该路面日均交通量为20998，车道系数Nt为0.4，有 效轮迹分布系数φ为56.8％，车辙的有效时间分布系数ζ为0.417，当量小汽车轴载换算系数f 为0.1237，对应的碾压时间为17.8h。该地区年暴雨总量为285.0mm，年暴雨天数为19，喷 淋速率为20mm/d。该路面采用40mmAC-16+60mmAC-20+80mmAC-25上、中、下三面层 结构，该路段重载车辆较少，90％车辙深度在8.8mm以下，具体步骤如下：
1)按规范成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20+80mm AC-25；
2)将试件放置在实验区域，将温度调控至33.0℃，待温度稳定后施加载荷至0.7MPa开 始碾压，喷淋速率为20mm/d；
3)碾压时间17.8h。
在碾压后对试件进行检测，其车辙深度为8.4mm。
实施例2
模拟的路面为河北地区某服役时间为1年的沥青混凝土路面，该地区年平均温度为 14.2℃，对应的车辙等效温度为41.5℃；该路面日均交通量为25669，车道系数Nt为0.4，为 有效轮迹分布系数φ为59.4％，车辙的有效时间分布系数ζ为0.417，当量小汽车轴载换算系数 f为0.1237，对应的碾压时间为22.8h；该地区年暴雨总量为573.5mm，年暴雨天数为26，喷 淋速率为43mm/d；该路面采用40mmSMA-13+60mmSuperpave-20AC+80mmAC-25上、中、 下三面层结构，该路面损坏严重，90％车辙深度在17.6mm以下，具体步骤如下：
1)按规范成型18cm厚组合车辙试件，分别为40mmSMA-13+60mmSuperpave-20AC +80mmAC-25；
2)将试件放置在实验区域，将温度调控至41.5℃；
3)待温度稳定后施加载荷至0.7MPa开始碾压，碾压时喷淋调控至43mm/d，碾压时间 22.8h。
在碾压后对试件进行检测，其车辙深度为17.0mm。
实施例3
模拟的路面为四川地区某服役时间为3年的沥青混凝土路面，该地区年平均温度为20℃， 对应的车辙等效温度为46.8℃，该路面日均交通量为31624，车道系数Nt为0.3，为有效轮迹 分布系数φ为46.5％，车辙的有效时间分布系数ζ为0.417，当量小汽车轴载换算系数f为0.1237， 对应的碾压时间为49.4h；该地区年暴雨总量为812.2mm，年暴雨天数为37，喷淋速率为 120mm/d；该路面采用40mmSMA-13+60mmSuperpave-20AC+80mmAC-25上、中、下三面 层结构，通过该路面重载车辆较多，90％车辙深度在21.8mm以下，具体步骤如下：
1)按规范成型18cm厚组合车辙试件，分别为40mmSMA-13+60mmSuperpave-20AC +80mmAC-25；
2)将试件放置在实验区域，将温度调控至46.8℃；
3)待温度稳定后施加载荷至0.7MPa开始碾压，碾压时喷淋调控至120mm/d，碾压时间 49.4h。
在碾压后对试件进行检测，其车辙深度为21.5mm。
实施例4
模拟的路面为甘肃地区某服役时间为5年的沥青混凝土路面，该地区年平均温度为16℃， 对应的车辙等效温度为43.1℃；该路面日均交通量为17645，车道系数Nt为0.3，为有效轮迹 分布系数φ为53.4％，车辙的有效时间分布系数ζ为0.417，当量小汽车轴载换算系数f为0.1237， 对应的碾压时间为88.1h；该地区年暴雨总量为268.0mm，年暴雨天数为30，喷淋速率为 30mm/d；该路面采用40mmAC-16+60mmAC-20+80mmAC-25上、中、下三面层结构，90％ 车辙深度在13.3mm以下，具体步骤如下：
1)按规范成型180mm厚组合车辙试件，分别为40mmAC-16+60mmAC-20+80mm AC-25；
2)将试件放置在实验区域，将温度调控至43.1℃；
3)待温度稳定后施加载荷至0.7MPa开始碾压，每天碾压时喷淋调控至30mm/d，碾压 时间88.1h。
在碾压后对试件进行检测，其车辙深度为13.0mm。
