[发明专利]基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程沥青混合料疲劳性能试验技术领域，特别涉及一种精确度高、实用性好的基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法。

背景技术

车辆荷载谱由结构所受到的荷载(轴载)的大小与其作用次数组成，又称为荷载频值谱。对车辆荷载谱的研究，主要集中在桥梁和道路结构方面。在道路方面，车辆荷载谱用于疲劳分析和疲劳设计。关于疲劳荷载谱的研究，研究主要通过调查某个地区具体道路的交通量和车型，按照等效的疲劳损伤原理对车型进行简化合并，从而编订了适合各自地区的荷载谱。

车辆荷载是一种随机荷载，不同时段、不同路段结构上作用的车辆荷载各不相同。通过直接调查获得的荷载谱相对复杂、无序，不宜直接运用于试验研究。需要将调查得到随机荷载过程经过统计分析编制成适用的随机荷载谱。

UTM试验机中的UTS015小梁疲劳试验机包括控制和数据采集系统以及试验软件。该试验设备的数字式伺服控制气压制动器提供精确的加载波形控制，能够进行正弦波、半正弦波的应变、应力控制模式加载。

使用UTM疲劳试验机进行小梁弯曲疲劳试验时，荷载控制模式分为：应力控制和应变控制。应力控制方式是指在重复加载过程中所施加荷载(或应力)保持不变，随着荷载作用次数的增加，沥青混合料强度逐渐减小，底部应变逐渐增大，直至试件断裂为止。破坏时应力重复作用的总次数就是沥青混合料的疲劳寿命。应变控制是指在试验中，保持挠度或者试件底部的应变峰谷值不变。随着荷载重复次数的增加，混合料的强度下降，为了保持试件底部应变或挠度不变，作用荷载逐渐减小，以至应力变小。不同荷载模式在反映沥青混合料疲劳特性方面有显著差异。

在实际道路中，面层材料一直在承受车辆随机荷载的作用，试验中加载次数和应力水平随机的应用到试验中，直到试件发生破坏为止。作用在沥青路面的荷载均为随机荷载。

不同的加载方式、加载顺序均对沥青路面材料的疲劳损伤及疲劳寿命有一定影响。国内外对直接作用在沥青路面上的实际交通轴载谱对路面材料性能研究较少。采用常规标准加载模式，评价材料性能与路面实际受力情况有一定的差异性。难以精确确定实际路面上的随机轴载谱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法，精确度高、实用性好。

实现本发明目的的技术方案为：

一种基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法，包括以下步骤：

(10)基础数据采集：利用动态称重系统，采集和存储高速公路不同时段、不同车道以及不同车型的车辆特征参数和荷载参数，建立车辆特征和荷载参数数据库，所述车辆特征参数包括车辆的车轴数量、车轴类型、车轴间距等，所述荷载参数是指各个车轴所对应的轴重；

(20)实测轴载概率模型建立：根据采集的基础数据，利用数理统计方法分析选出合适的概率分布模型，表征不同车道轴载分布；

(30)随机荷载模型编制：利用随机函数将车辆荷载进行随机排列，生成符合轴载概率分布模型的随机轴载；

(40)随机荷载加载：利用UTM试验机的加载设置窗口，将随机荷载转换成随机应变谱，对疲劳试验和动态模量性能测试中的沥青混合料进行随机荷载加载。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1、精确度高：该发明提出的一种基于UTM试验机进行随机加载的实现方法，选择双峰正态分布概率分布，参照拟合方法确定各参数，得到行车道和超车道轴载分布的概率密度函数公式，可以利用MATLAB软件进行编程实现符合路面实际轴载情况的随机荷载模型，采取科学有效的方法，不仅避免误差，而且精确度高。

2、实用性好：该发明提出的一种基于UTM试验机进行随机加载的实现方法，可以利用MATLAB软件进行编程实现符合路面实际轴载情况的随机荷载模型，生成符合的轴载概率分布模型的随机轴载，将随机荷载转换成随机应变谱输入UTM试验机中，应用到沥青混合料疲劳试验和动态模量等性能测试中，有效地运用到沥青路面性能的评定中，操作简单，实用性好。

附图说明

图1为本发明基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法的主流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于UTM试验机的沥青混合料随机加载方法，包括以下步骤：