基于SCB试验的既有高速公路半刚性基层疲劳寿命预估

作     者：张磊 张定一 程龙 庄园 胡洪龙 孙应钦 ZHANG Lei;ZHANG Ding-yi;CHENG Long;ZHUANG Yuan;HU Hong-long;SUN Ying-qin

作者机构：东南大学交通学院江苏南京210001 江苏高速公路工程养护技术有限公司江苏南京210001 华设设计集团江苏南京210001 

出 版 物：《长安大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chang’an University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2023年第43卷第3期

页      面：1-10页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51778142) 山东省交通运输科技计划项目(2022BH08) 江苏省交通运输科技与成果转化项目(2019Z04) 江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX20_0128) 

主　　题：道路工程 SCB试验 FWD弯沉差 半刚性基层 疲劳寿命评价 

摘      要：为了利用现行路面设计规范中基层结构疲劳寿命计算方法对既有高速公路半刚性基层进行疲劳寿命预估,首先对所取基层芯样进行半圆弯曲(SCB)疲劳试验,得到基层疲劳寿命方程;然后根据力学试验数据以及理论模拟,建立了无侧限抗压强度和弯拉(劈裂)强度,及落锤式弯沉仪(FWD)弯沉差与基层层底拉应力之间的回归方程;最后借助SCB疲劳试验方程和建立的回归关系,构建了以无侧限抗压强度和FWD弯沉差为指标的基层疲劳模型,并进行模型验证。结果表明:SCB试验中半圆试件在底部切口上方及两端区域内受拉应力作用,这与利用BISAR计算的基层内部实际受力状态一致。半刚性基层材料的无侧限抗压强度和半圆劈裂强度具有较好的线性正相关性,即抗压强度较高的材料其抗裂性能也较高。利用建立的疲劳模型可以得到路段A、B、C、D二灰稳定碎石基层在99%保证率下的疲劳寿命分别为6.496×10^(10)、2.541×10^(10)、6.569×10^(10)和5.378×10^(10)次。经验证,其相对误差在8%以内,满足精度要求,可以为既有半刚性基层利用策略提供决策依据。