時(shí)溫等效原理在車轍預(yù)估中的應(yīng)用

徐忠乾，李 昶

(東南大學(xué) 交通學(xué)院，江蘇 南京 210096)

瀝青路面車轍是目前高速公路的主要病害之一，車轍主要是在外因(氣候、交通)及內(nèi)因(材料性能、路面結(jié)構(gòu))共同影響下，輪跡帶處的路面瀝青材料產(chǎn)生的側(cè)向剪切和蠕變變形累計(jì)而形成的永久變形［1－2]。車轍深度的預(yù)估對(duì)路面材料的性能控制具有指導(dǎo)意義。目前，有限法廣泛應(yīng)用于瀝青路面車轍計(jì)算中，通過對(duì)瀝青路面瞬態(tài)溫度場的模擬，利用連續(xù)變溫瀝青路面車轍有限元法計(jì)算車轍深度［3]。

時(shí)溫等效原理是指升高溫度和延長作用時(shí)間對(duì)高聚物的粘彈行為是等效的，目前在非晶體結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟［4]。瀝青混合料作為粘彈性材料時(shí)間效應(yīng)與溫度效應(yīng)的等效性也得到了論證和驗(yàn)證［5]。本文結(jié)合具體工程進(jìn)行車轍深度的預(yù)估，利用時(shí)溫等效原理將低溫作用時(shí)間轉(zhuǎn)化為高溫作用時(shí)間，由傳統(tǒng)的連續(xù)變溫瀝青路面車轍計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)楹銣刈饔孟碌臑r青路面車轍計(jì)算，提高車轍預(yù)估計(jì)算速度，得到預(yù)估車轍深度，并由現(xiàn)場觀察資料驗(yàn)證預(yù)估方法的準(zhǔn)確性。

1 工程背景及研究思路

1.1 工程介紹

南方城市某新建高速公路工程的結(jié)構(gòu)形式為半剛性基層瀝青路面，上面層為SMA－13，中面層為SUP－20，下面層為SUP－25，厚度分別為4，6，8 cm，水泥穩(wěn)定碎石基層厚40 cm，石灰土底基層厚20 cm。該地區(qū)最熱的2個(gè)月為7，8月，最低氣溫為27℃，最高氣溫度為35℃，高溫季節(jié)代表性氣溫以及月平均氣溫如圖1，2所示。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和測試發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)半剛性基層瀝青路面5 a車轍量深度為10～20 mm不等。……