半刚性基层沥青路面控制疲劳设计方法

摘要

本发明公开了一种半刚性基层沥青路面控制疲劳设计方法，属于道路工程领域。该方法包括以下步骤：一、试验确定半刚性基层材料弯拉模量衰减模型和疲劳预估模型；二、初拟路面结构组合及相应设计参数；三、计算引起疲劳开裂的累计标准轴载作用次数；四、计算弯拉模量衰减过程；五、计算沥青层累积疲劳损伤；六、判断沥青层累积疲劳损伤是否小于设计控制标准。与现有技术相比，该方法以沥青层累积疲劳损伤为设计指标，将半刚性基层模量衰减模型与疲劳预估模型相结合，基层模量衰减过程纳入沥青层的疲劳损伤分析中，从而在设计期内将沥青层疲劳开裂有效控制在容许的范围内，解决了传统设计方法无法反映路面结构实际受力和损伤状态的技术难题，实现了疲劳开裂可控，达到了路面结构设计耐久、经济、环保的目标。

主权项

半刚性基层沥青路面控制疲劳设计方法，其特征在于包括以下步骤：1）确定半刚性基层材料弯拉模量衰减模型和疲劳预估模型所述半刚性基层材料弯拉模量衰减模型指重复加载作用下材料弯拉模量由疲劳应力水平和加载次数确定的函数关系式；所述疲劳预估模型是指达到破坏时的循环加载次数由疲劳应力水平确定的函数关系式；2）初拟路面结构组合和结构设计参数初拟路面各结构层厚度和结构层设计参数，所述设计参数包括各层材料初始弯拉模量、泊松比、半刚性基层材料弯拉强度和设计年限车道累计标准轴载作用次数；3）计算引起半刚性基层疲劳开裂的累计标准轴载作用次数根据步骤2）拟定的路面各结构层厚度及相应结构设计参数，结合弹性层状力学理论计算应力水平，代入步骤1）确定的疲劳预估模型得到半刚性基层疲劳开裂累计标准轴载作用次数；4）计算半刚性基层弯拉模量衰减过程根据步骤3)确定的应力水平及半刚性基层疲劳开裂累计标准轴载作用次数，代入步骤1）确定的弯拉模量衰减模型计算半刚性基层随轴载作用次数增加弯拉模量的衰减过程；当累计标准轴载作用次数超过步骤3）所确定半刚性基层疲劳开裂累计标准轴载作用次数后，此时半刚性基层已经疲劳开裂，弯拉模量取固定值，取值为初始模量的3~8%；5) 计算沥青层累积疲劳损伤将步骤4）所得半刚性基层弯拉模量，连同其他结构层的模量参数，输入弹性层状力学理论模型计算沥青层底弯拉应变，并通过沥青层疲劳预估模型和Miner损伤原理计算沥青层在设计累计标准轴载作用下的累积疲劳损伤；6）判断沥青层累积疲劳损伤是否小于设计控制标准如果步骤5）所得沥青层累积疲劳损伤小于设计控制标准，则满足疲劳控制设计要求，否则调整路面各结构层厚度及相应结构设计参数，重新进行计算，如此反复迭代，直到满足设计要求为止。