【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路工程，具体涉及一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法。
技术介绍
1、沥青路面作为我国高等级公路的主要表现形式，其在服役过程中由于持续性的车辆荷载作用，加之不利环境因素的影响，极易出现疲劳开裂造成沥青路面服役寿命缩短。鉴于此，沥青路面的抗疲劳性能好坏已被很多国家的路面设计规范列为路面结构失效的判别准则，并以疲劳寿命作为衡量指标加以量化，以此评价沥青路面的服役性能及路面寿命。因此，快速准确地量化沥青混合料的疲劳性能一直是道路领域的研究热点。
2、虽然现有评价沥青混合料疲劳性能的试验方法很多，然而，不同的方法在试件制作及尺寸要求、试验设备、加载方式与可重复性等方面差异较大。如四点小梁疲劳试验试件制作简单、操作方便且测试稳定，但是加载周期较长；直接拉伸试验可以直接获得应力及应变原始数据，试件尺寸也具有多种选择，但是试件制备较为繁琐，且易发生试件与模具端部粘接处开裂；overlaytest可以同时控制试验温度、加载时间、荷载大小以及位移变化等参数，达到真实模拟路面开裂情形的目标，但其对模具及试验设备具有特殊要求。除了上述问题之外，常规疲劳测试方法得到的疲劳寿命偏于经验，如我国规范中将模量降低至初始状态的50％时的加载次数作为疲劳寿命，这样的经验性方法没有揭示疲劳损伤演化机理，导致所确定的疲劳寿命无法真正对应沥青混合料的疲劳失效临界点。如若想通过试验直接测试获取疲劳失效临界点，又存在疲劳试验加载周期过长，导致测试效率显著降低等问题。
3、针对上述技术瓶颈，发展便捷高效的测试方法，通过稳定
技术实现思路
1、(一)针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，解决了传统疲劳试验测试步骤繁琐、测试时间长的问题，构建的疲劳寿命预估模型形式简单，预测方便且有效，具有较高实用性。
2、(二)为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，包括以下步骤，
3、s1、制作沥青料轮碾压实试件，并切割成型规定尺寸的四点小梁标准试件；
4、s2、采用万能试验机对四点小梁标准试件进行小应变重复加载无损试验，获得沥青料在无损阶段的试验数据；
5、s3、让无损试验后的四点小梁标准试件充分休眠恢复，而后对其进行大应变重复加载疲劳损伤试验，获得沥青料在疲劳损伤阶段的试验数据；
6、s4、基于获得的沥青料在无损阶段试验数据以及在疲劳损伤阶段试验数据，计算沥青料的弯曲劲度模量和相位角，进而计算疲劳加载过程中用于发展疲劳损伤的能量；
7、s5、借助虚拟j积分对帕里斯公式进行修正，推导得到用于表征沥青料抗开裂性能参数的表达式；
8、s6、根据广泛定义将疲劳损伤试验中弯曲劲度模量-加载次数曲线达到第二个拐点时的加载次数作为该沥青料的疲劳寿命，基于此构建沥青料疲劳寿命预估模型，根据抗开裂性能参数快速预估沥青料的疲劳寿命。
9、优选的，步骤s1中，四点小梁标准试件为长方体小梁，且其长度为380±5mm、厚度为50±5mm、宽度为63.5±5mm。
10、优选的，步骤s2中，小应变重复加载无损试验的参数：加载应变60με、试验温度25℃、加载频率10hz、测试周期600个，记录无损阶段的试验数据。
11、优选的，步骤s3中，大应变重复加载疲劳损伤试验的参数：加载应变600με、试验温度25℃、加载频率10hz、记录疲劳损伤阶段的试验数据。
12、优选的，步骤s3中，无损试验后的四点小梁标准试件休眠时间在20min以上，以保证四点小梁标准试件力学特性得到完全恢复。
13、优选的，步骤s4中，记录无损试验和疲劳损伤试验中四点小梁标准试件跨中位置的荷载、位移数据，并计算四点小梁标准试件底部最大拉应力、最大拉应变、弯曲劲度模量及相位角；
14、最大拉应力公式为：
15、最大拉应变公式为：
16、其中，σ0为最大拉应力，单位pa；ε0为最大拉应变，单位m/m；l为梁跨距，单位m；p为峰值荷载，单位n；w为梁宽，单位m；h为梁高，单位m；δ为梁中心最大应变，单位m；a为相邻夹头中心间距，为l/3，单位m；
17、弯曲劲度模量公式为：
18、相位角公式为：
19、其中，e为弯曲劲度模量，单位pa；为相位角，单位为°；f为加载频率，单位hz；t为应变峰值滞后于应力峰值的时间，单位为s。
20、7、优选的，为了消除线性黏弹性效应的影响，得到用于发展疲劳损伤的能量，
21、计算虚拟耗散应变能的公式为：
22、虚拟耗散应变能采用幂函数模型拟合，拟合公式为：dpse＝end
23、其中，为大应变重复加载疲劳损伤试验相位角，单位为°；为小应变重复加载无损试验相位角，单位为°；e、d为拟合参数，通过拟合计算后的dpse得到其具体值，n为加载次数。
24、优选的，步骤s5中，
25、沥青料抗疲劳开裂性能的参数的表达式为：
26、其中，b，d为能量法计算中的拟合参数。
27、优选的，步骤s6中，
28、疲劳寿命预估方程的表达式为：log(nf)＝kn′+b
29、其中，nf为沥青料疲劳寿命；k、b为沥青料疲劳寿命预估模型参数。
30、(三)本专利技术提供了一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，具备以下有益效果：
31、本专利技术将疲劳损伤试验中弯曲劲度模量-加载次数曲线达到第二个拐点时的加载次数作为该沥青混合料的疲劳寿命，此拐点之后沥青混合料性能迅速衰退乃至完全失效，因此该点能准确表征沥青混合料的疲劳失效特性；以操作简单、加载稳定的四点小梁疲劳试验方法作为测试方法，进行短加载周期的沥青混合料疲劳试验；从能量学角度入手，采用虚拟耗散能表征其在疲劳试验中的损伤特性，通过获取的短加载周期试验数据计算沥青混合料抗疲劳性能参数，并以此最终发展沥青混合料疲劳寿命预估模型。该模型无需完整的疲劳-失效试验数据，只需进行短加载周期的疲劳试验获取关键试验数据，便可预测沥青混合料的疲劳寿命，在精准预估沥青混合料疲劳寿命的同时，可有效降低试验时间，提升测试效率，具有较高实用性。
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1.一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S1中，四点小梁标准试件为长方体小梁，且其长度为380±5mm、厚度为50±5mm、宽度为63.5±5mm。
3.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S2中，小应变重复加载无损试验的参数：加载应变60με、试验温度25℃、加载频率10Hz、测试周期600个，记录无损阶段的试验数据。
4.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S3中，大应变重复加载疲劳损伤试验的参数：加载应变600με、试验温度25℃、加载频率10Hz、记录疲劳损伤阶段的试验数据。
5.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S3中，无损试验后的四点小梁标准试件休眠时间在20min以上，以保证四点小梁标准试件力学特性得到完全恢复。
6.如权利要求1所述的
7.如权利要求6所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，为了消除线性黏弹性效应的影响，得到用于发展疲劳损伤的能量，
8.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S5中，
9.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤S6中，
...【技术特征摘要】
1.一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤s1中，四点小梁标准试件为长方体小梁，且其长度为380±5mm、厚度为50±5mm、宽度为63.5±5mm。
3.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤s2中，小应变重复加载无损试验的参数：加载应变60με、试验温度25℃、加载频率10hz、测试周期600个，记录无损阶段的试验数据。
4.如权利要求1所述的一种基于四点小梁疲劳试验预估沥青料疲劳寿命的方法，其特征在于，步骤s3中，大应变重复加载疲劳损伤试验的参数：加载应变600με、试验温度25℃、加载频率10hz、记录疲劳损伤阶段的试验数据。
5.如权利要求1所述的一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：马子嵘，张德润，王家主，邹晓斌，刘子阳，沈逸伦，栾东兴，汪福松，
申请(专利权)人：福建省交通科研院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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