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原文传递基于方差σ2的沥青路面预防性养护最佳时机确定方法

专利名称：	基于方差σ2的沥青路面预防性养护最佳时机确定方法
摘要：	本发明公开了基于方差σ2的沥青路面预防性养护最佳时机确定方法，从沥青混合料的细观层面着手，针对沥青路面实际服役状况，对沥青路面的细观损伤进行评价，确定沥青混合料进入快速破坏期的判定标准，结合沥青路面结构内部微裂缝发展与沥青路面病害发展的关系，确定实施预防性养护的最佳时机。本发明从沥青混合料的破坏机理出发，建立相应的细观指标作为预防性养护实施最佳时机的判定指标，相对于生命周期评估法、效益费用评估法、决策树法、排序法、基于路况(PCI)或时间的方法、行驶质量指数和破坏指数法与基于老化的方法等方法，本发明有更强的针对性和始发性，指标量化，准确性更高，可操作性更好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	长沙理工大学
发明人：	李雪连;刘雪莹;陈宇亮;李章闯;王文强;彭宇;吕新潮;杨乐;周宇豪
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201710994181.8
公开号：	CN109696365A
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410114 湖南省长沙市雨花区万家丽南路2段960号长沙理工大学交通运输工程学院
主权项：	1.基于方差σ2的沥青路面预防性养护最佳时机确定方法，包括下述步骤：第一步：取样在拟进行预防性养护的对象路段分别钻取试验试样和参比试样；第二步：参比试样极限劈裂强度数据采集对参比试样进行劈裂极限强度试验，获得参比试样的极限劈裂强度；第三步：试验试样原始细观结构数据采集及处理取一个试验试样，沿其轴向每隔1-10mm，进行一次CT断层扫描，获取该试验试样原始细观结构图像；选择位于试验试样中间的5-20个截面，用图像分析软件对这些截面位置对应的CT原始细观结构图像进行处理，得到每个原始细观结构CT图像的灰度分布直方图；用origin等数据分析软件读取试验试件第1个到第i个截面的原始细观结构CT图像灰度分布直方图中距原点最近的波峰区域曲线的正态分布方差σ2，得到σ201、σ202、σ203……、σ20i(i＝1、2、3……j)值；第四步：试验试样第一次加载试验数据采集及处理将第三步的试验试样进行劈裂疲劳试验，试验试样沿加载方向每变形0.2-2mm时或疲劳加载10-4000次时，按第三步CT断层扫描的间隔和位置，进行一次CT断层扫描，获取第一次加载时试验试样细观结构图像；选取第三步所选截面相同位置截面的CT图像，用图像分析软件对试验试样细观结构的CT图像进行处理，获得CT图像的灰度分布直方图；读取同一试件第1个到第i个截面一次加载后获取的细观结构CT图像灰度分布直方图中距原点最近的波峰区域的正态分布曲线方差σ2，得到σ2111、σ212……σ21i(i＝1、2、3……j)值；第五步：重复第四步，对同一试样施加相同疲劳荷载，进行劈裂疲劳试验，当试验试样沿加载方向每变形0.2-2mm时或疲劳加载100-4000次时，进行一次CT扫描，直至试样发生疲劳破坏。分别得到不同截面从第1次到第n次加载CT图像灰度分布直方图的正态分布方差σ2，得到σ21i、σ22i……σ2mi(n＝1、2、3……m)及试样发生疲劳破坏时的疲劳寿命Nf1；第六步：以方差σ2为纵坐标，疲劳加载次数为横坐标，分别绘制每个截面疲劳加载次数-方差曲线σ21-N、σ22-N、σ23-N……σ2i-N(i＝1、2、3……j)；对曲线进行二次求导，读取曲线二次导数为0时对应的横坐标值N，得到每一个截面的N值N1、N2……Ni；第七步：对每一个试验试样按第三步至第六步进行处理，分别计算第1个到第R个试件各截面N值的平均值求R个试件荷载次数N的平均值和平均疲劳寿命第八步：最佳预防性养护时间T的确定 t为公路的设计年限(年)。 2.根据权利要求1所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：试验试样在对象路段的轮迹带、变形凹陷部位或已经产生肉眼可见裂缝的部位钻取；参比试样在路肩钻取。 3.根据权利要求2所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：试验试样取样数量至少8个；参比试样取样数量至少4个。 4.根据权利要求3所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：第二步中，劈裂极限强度试验，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)。 5.根据权利要求5所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：第四步中，试验采用应力控制方式，应力水平为0.2-0.5，加载频率为10Hz，加载模式为连续半正弦加载。劈裂疲劳试验应力峰值等于参比试样的极限劈裂强度与劈裂疲劳试验应力水平的积，当试件的劲度模量降低到初始劲度模量的50％时，认为试件达到破坏状态。 6.根据权利要求5所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：第四步中，劈裂疲劳试验按低温条件劈裂疲劳试验和降温条件的劈裂疲劳试验进行。 7.根据权利要求6所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：低温条件温度范围：-5至-15℃；降温条件：温度范围20℃至-20℃，降温速度：0.1-4℃/min。 8.根据权利要求7所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：劈裂疲劳试验使用电液伺服万能试验机MTS或液压伺服沥青材料试验系统UTM进行。 9.根据权利要求8所述的一种沥青路面预防性养护最佳时机的确定方法，其特征在于：选择低温条件劈裂疲劳试验与降温条件的劈裂疲劳试验得到的最佳预防性养护时间T中较小值，作为预防性养护实施的最佳时机。
所属类别：	发明专利