[發(fā)明專利]基于路面材料模量應(yīng)力和應(yīng)變依賴模型的瀝青路面結(jié)構(gòu)分析當(dāng)量方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710924212.2 | 申請(qǐng)日: | 2017-09-30 |
| 公開(公告)號(hào): | CN107764644B | 公開(公告)日: | 2020-01-07 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王旭東;張年梅;周興業(yè);肖倩;楊光;張蕾 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所 |
| 主分類號(hào): | G01N3/08 | 分類號(hào): | G01N3/08 |
| 代理公司: | 11333 北京兆君聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) | 代理人: | 胡敬紅 |
| 地址: | 100088*** | 國省代碼: | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 路面 材料 應(yīng)力 應(yīng)變 依賴 模型 瀝青路面 結(jié)構(gòu) 分析 當(dāng)量 方法 | ||
1.基于路面材料模量應(yīng)力和應(yīng)變依賴模型的瀝青路面結(jié)構(gòu)分析當(dāng)量方法,包括如下步驟:
1)選擇擬分析的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式和材料類型,確定計(jì)算荷載類型、層間結(jié)合條件、各層厚度hi和泊松比μi,其中:參數(shù)i代表瀝青路面結(jié)構(gòu)層數(shù)量,為正整數(shù);
2)根據(jù)擬分析的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式和材料類型,通過室內(nèi)試驗(yàn)確定瀝青混合料復(fù)模量應(yīng)變依賴模型、半剛性基層和路基土回彈模量應(yīng)力依賴模型,以該組模型作為瀝青路面結(jié)構(gòu)分析時(shí)各層的模量取值依據(jù),該組模型采用如下步驟獲得;
(1)瀝青混合料復(fù)模量應(yīng)變依賴模型確定方法
①.在不同應(yīng)變水平、不同加載頻率、不同試驗(yàn)溫度下進(jìn)行瀝青混合料復(fù)模量試驗(yàn);
②.按照下述方法獲得以某一頻率為基準(zhǔn)頻率,不同應(yīng)變水平下、基于溫度參數(shù)的瀝青混合料復(fù)模量主曲線;
(i)在某應(yīng)變水平下,采用Boltzmann函數(shù)表征某一頻率時(shí)溫度與瀝青混合料復(fù)模量對(duì)數(shù)的相關(guān)關(guān)系,
(ii)以(i)中的Boltzmann函數(shù)關(guān)系為基準(zhǔn),根據(jù)時(shí)溫等效原理引入溫度移位因子α,將該應(yīng)變水平下、其他頻率時(shí)溫度與復(fù)模量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平移處理,得到一組新的平移后溫度-復(fù)模量試驗(yàn),
(iii)采用式(1)對(duì)(ii)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到該應(yīng)變水平下,以某一頻率作為基準(zhǔn)頻率基于溫度參數(shù)的瀝青混合料復(fù)模量主曲線,函數(shù)表達(dá)式為式(1),
式中:T——溫度,單位為℃;
E——以10為底的瀝青混合料復(fù)模量對(duì)數(shù);
A1、A2、x0、dx——回歸參數(shù),
(iv)采用(i)、(ii)、(iii)中的方法,可得到其他應(yīng)變水平下,以某一頻率為基準(zhǔn)頻率、基于溫度參數(shù)的瀝青混合料復(fù)模量主曲線,
③.將步驟②中不同應(yīng)變水平下的平移后溫度-復(fù)模量試驗(yàn)數(shù)據(jù),整理成自變量為溫度和應(yīng)變水平、因變量為復(fù)模量對(duì)數(shù)的數(shù)據(jù)格式,采用式(2)對(duì)其進(jìn)行回歸分析,可得到基于溫度參數(shù)的瀝青混合料復(fù)模量應(yīng)變依賴模型,
式中:T——溫度,單位為℃;
E——以10為底的瀝青混合料復(fù)模量對(duì)數(shù);
ε——應(yīng)變,單位為1×102με;
a、b、c、x0、dx——回歸參數(shù);
(2)半剛性基層回彈模量應(yīng)力依賴模型確定方法
[1].根據(jù)擬分析的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式和材料類型,確定半剛性基層的無機(jī)結(jié)合料類型、被穩(wěn)定材料類型和試件養(yǎng)生齡期,通過調(diào)整無機(jī)結(jié)合料劑量和被穩(wěn)定材料級(jí)配組成,得到不同強(qiáng)度水平的半剛性基層材料;
[2].采用步驟[1]中不同強(qiáng)度水平的半剛性基層材料,分別進(jìn)行壓縮受力模式的強(qiáng)度及回彈模量試驗(yàn)、彎拉受力模式的強(qiáng)度及回彈模量試驗(yàn);
[3].根據(jù)受力模式,將步驟[2]中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成自變量為強(qiáng)度和應(yīng)力水平,因變量為回彈模量的數(shù)據(jù)格式;
[4].采用式(3)的二元二次模型對(duì)步驟[3]中壓縮受力模式下的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,采用式(4)的冪函數(shù)模型對(duì)步驟[3]中的彎拉受力模式下的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到以式(3)和式(4)表達(dá)的基于強(qiáng)度水平的半剛性基層回彈模量應(yīng)力依賴模型;
E=f(σ,R)=a·σ2+b·σ+c·R+d 式(3)
E=f(σ,R)=a·Rc·(σ+1)b 式(4)
式中:E——壓縮或彎拉回彈模量,單位為MPa;
σ——應(yīng)力水平,單位為MPa;
R——壓縮或彎拉強(qiáng)度,單位為MPa;
a、b、c、d——回歸參數(shù);
(3)路基土回彈模量應(yīng)力依賴模型確定方法
<1>.在不同圍壓σ3和偏應(yīng)力σd下進(jìn)行路基土動(dòng)態(tài)三軸回彈模量試驗(yàn);
<2>.在步驟<1>的不同圍壓σ3下進(jìn)行路基土三軸破壞強(qiáng)度試驗(yàn);
<3>.將步驟<1>和步驟<2>中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成自變量為偏應(yīng)力和破壞強(qiáng)度,因變量為動(dòng)態(tài)回彈模量的數(shù)據(jù)格式;
<4>.采用式(5)對(duì)步驟<3>中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,可得到以式(5)表達(dá)的基于強(qiáng)度指標(biāo)的路基土回彈模量應(yīng)力依賴模型,
式中:E——?jiǎng)討B(tài)三軸回彈模量,單位為MPa;
σd——三軸試驗(yàn)偏應(yīng)力,單位為MPa;
pa——大氣壓力,取0.10138MPa;
R——三軸破壞強(qiáng)度,單位為MPa;
a、b、K1、K2、K3——回歸參數(shù);
3)根據(jù)擬分析的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式和材料類型,給定一組各層材料模量初始值Ei0,結(jié)合步驟1)中的厚度hi和泊松比μi,以瀝青路面結(jié)構(gòu)各層受力最不利點(diǎn)位作為當(dāng)量計(jì)算點(diǎn),采用彈性層狀體系理論計(jì)算各當(dāng)量計(jì)算點(diǎn)的Mises等效應(yīng)力和等效應(yīng)變;
4)將步驟3)中各瀝青層當(dāng)量計(jì)算點(diǎn)的Mises等效應(yīng)變代入瀝青混合料復(fù)模量應(yīng)變依賴模型式(2)、各半剛性基層當(dāng)量計(jì)算點(diǎn)的Mises等效應(yīng)力代入半剛性基層回彈模量應(yīng)力依賴模型式(3)或式(4)、路基層當(dāng)量計(jì)算點(diǎn)的Mises等效應(yīng)力代入路基土回彈模量應(yīng)力依賴模型式(5),得到一組新的各層材料模量值
5)比較和當(dāng)二者相等或相對(duì)誤差達(dá)到最小值時(shí),計(jì)算結(jié)束;否則,重復(fù)步驟3)和步驟4)進(jìn)行迭代計(jì)算,直至滿足收斂精度要求為止;
6)采用步驟5)中滿足收斂精度要求時(shí)的各層模量值作為各結(jié)構(gòu)層的最終模量Ei;
7)采用步驟6)中各結(jié)構(gòu)層的最終模量,根據(jù)彈性層狀體系理論計(jì)算瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部任意一點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移,從而得到基于路面材料模量應(yīng)力或應(yīng)變依賴模型和當(dāng)量方法的瀝青路面結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。
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