不同温度下的车辙试验研究及永久变形参数分析
沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估
沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估张俊杰【摘要】Permanent deformation of asphalt pavement is the most serious type of premature damages of asphalt pavement. So it is necessary to predict rutting depth accurately and rapidly for pavement structure design and maintains management. The paper put forwards rutting simulation and rutting depth prediction based on definite element method. According to Langfang section pavement design of Langcang expressway, rutting depth prediction of SBS modified asphalt concrete and high modulus asphalt concrete is analyzed using this method. Through analysis, the rutting depth prediction method expressway lane translation method is strict in theory, clear in design procedure and simple in operation. It has important theoretical and practical value, which is a good way for expressway pavement design and maintains management.%沥青混合料的永久变形(车辙)是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型,因而快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的.提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法,结合廊沧高速廊坊段路面设计,分别进行SBS改性沥青混合料与高模量沥青混凝土进行车辙预估.结果表明:基于有限元理论的车辙预估方法,逻辑清晰,步骤严谨,操作简便,具有较高的理论和实践价值.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2011(040)004【总页数】4页(P95-98)【关键词】沥青路面;永久变形;车辙预估;高模量沥青混凝土【作者】张俊杰【作者单位】廊沧高速公路廊坊建设管理处,河北廊坊065700【正文语种】中文【中图分类】U416.217沥青路面车辙直接影响了路面的服务性能、降低了平整度，对车辆的安全行驶构成了隐患，而且车辙病害不断积累甚至会影响到路面结构的使用寿命．沥青混合料的永久变形（车辙）是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型[1-7]．因此快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的．近年来，随着数值计算和计算机技术的发展，有限元法不但克服基于层状理论的传统车辙预测方法的缺点，而且正确地反映路面的应力状态，考虑车辙的整个区域．本文基于粘弹性模型参数，利用有限元方法进行沥青路面永久变形数值模拟，提出相应的车辙预估方法，并结合廊沧高速廊坊段路面结构设计和材料特点，分别对SBS改性沥青路面和高模量沥青混凝土试验段进行了车辙预估，验证了高模量沥青混凝土抵抗高温变形的良好效果．1 基于有限元方法的车辙模拟及车辙预估方法对不同改性方式的沥青混合料进行压缩蠕变试验获得蠕变曲线，利用多元统计回归分析技术对曲线进行分析，得到所需要的蠕变模型参数；根据沥青路面环境气候特点以及交通荷载特点，采用通用有限元软件ANSYS建立路面结构有限元模型，将前期研究的到的模型参数输入，经非线性计算得出沥青路面在高温、荷载作用下的路面变形响应，得到车辙预估模型方程，结合路面结构设计以及交通量参数，可进车辙发展规律以及车辙维修养护时间进行判断．2 基本内容及步骤2.1 收集当地气温数据及路面设计资料收集项目所在地的气象气温数据信息，每天中的1:00，4:00，7:00，10:00，13:00，16:00，19:00，22:00等8个时间点的气温，时间跨度不宜少于1 a，用于沥青结构层各个亚层年有效温度计算；收集项目沥青路面结构组合设计、结构厚度设计、各层材料的配合比设计，用于车辙模型计算．2.2 反算沥青层中各个亚层的年有效温度根据壳牌沥青路面研究报告，已得出在计算车辙的有效范围内，沥青层的有效温度与沥青的软化点温度无关，沥青的针入度指数的影响也可忽视的结论，即在计算沥青层有效温度可以不考虑沥青性质[8]．式中：为平均气温，℃，可以是日平均气温，月平均气温MMAT，年有效气温；为与对应的有效粘滞度，Pa s，可以是日有效粘滞度，月有效粘滞度，年有效粘滞度．是根据气候为某平均气温的一天中在1:00，5:00，9:00，13:00，17:00，21:00，6次测得的沥青层温度，把6个时刻的温度输入式 (1)中，得出不同时刻粘滞度，代入式 (2)得到某一天的有效粘滞度；重复以上计算过程，可获得一个月中每一天的有效粘滞度，代入式 (2)求出月平均有效粘滞度，再代入式 (1)可获得月有效温度；重复以上过程，可获得12个月的有效温度，再代入式 (2)算出年有效粘滞度，再带回式(1)从而得到年有效温度．通过以上过程可以发现，粘滞度参数对年有效温度计算结果无影响，只是一个中间过程变量．有了年有效温度后，各个亚层的有效温度可通过以下公式计算得出：当>20℃时，当MAATeff<20℃时，式中：为各亚层沥青层层底至路表的厚度，mm．2.3 蠕变试验结构进行回归分析，求解有限元粘弹模型参数制备标准的直径100mm，高度150mm沥青混合料试件，放入相应亚层温度的环境箱恒温；采用MTS810综合材料试验系统进行压缩蠕变试验，获得垂直变形-时间曲线．图1为蠕变试验的垂直变形-时间曲线示意图．将位移进行适当变换，就可以将此图转化为垂直应变-时间曲线，如图2．根据有关资料，采用ANSYS中使用蠕变模型来表征沥青混合料非线性特性[9]．弹性部分则采用泊松比和杨氏模量来表征．ANSYS描述蠕变第一阶段如式 (5)所示：式中：为蠕变速率；为等效应力；为时间；为温度；，为ANSYS蠕变模型材料参数．根据式 (5)，通过SPSS软件对不同沥青混合料的垂直应变-时间关系数据进行多元回归分析，求出在相应亚层实验温度下的蠕变模型参数图1 蠕变试验垂直变形-时间关系图Fig.1 Vertical displacement-timerelationship of creep图2 垂直应变-时间关系图Fig.2 Vertical strain-timerelationship2.4 构建沥青路面车辙数值仿真模型，进行非线性计算，得出车辙模型方程[11]荷载边界条件：根据《公路沥青路面设计规范》中规定，标准轴载为单轴双轮均布载荷，轮胎接地压强为0.7 MPa，单轮传压面当量圆直径为21.3 cm，两轮中心距31.95 cm，为节省计算时间，仅模拟单轴一侧双轮；底基层层底3个方向全部固结，侧面方向自由，和方向限制．荷载作用时间[10]：据研究资料表明采用动态和静态的有限元车辙预测结果比较接近，因而采用荷载作用时间累加的原则，将动态荷载作用简化为静态荷载作用，一系列车速条件下，某车道横断面的处载荷累计作用时间为式中：为车速条件下，轮载的作用次数．根据路面结构设计资料，构建沥青路面结构模型，通过非线性仿真计算，得出标准荷载轮迹下车辙发展规律，提取产生最大车辙变形节点，以轮迹作用次数为横坐标，竖向永久变形为纵坐标，利用origin绘制图形并进行回归分析，得出式 (6)形式沥青路面车辙发展规律模型：式中：为胎压为的轮载作用次后的车辙深度（mm）；，，为模型待定系数；为标准双圆荷载轮迹作用次数．当=0.7 MPa时，式 (7)进一步简化为式中：为标准当量圆次数，其余各参数定义同式 (7)．2.5 沥青路面高温永久变形车辙预估得到的车辙发展规律模型是单轴双轮双轮组的车辙发展规律模型，是一种理想化的简化车辙模型，在进行实际车辙预估时还需要考虑许多因素：对于新建道路的预估，要考虑建成初年日交通量、车道系数、轮迹分布规律等；对于已建道路的车辙预估，需要考虑运营时间、累计轴载作用次数、轮迹分布特点等．只有将以上因素系统分析，适当修正调整，才能够正确的车辙预测数据．3 廊沧高速车辙预估实例分析廊沧高速公路是河北省“五纵六横七条线”的重要组成部分，也是省“十一五”交通发展规划的重点建设项目．廊沧高速廊坊段全线采用双向6车道设计，设计时速为120km/h．沥青混凝土路面设计采用以双轮组单轴轴载100 kN为标准轴载，设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数2.78×107，路面设计弯沉值0.195 mm；设交通量年均增长率为6%，则为9 350次．路面结构组合设计如表1所示．高模量沥青混凝土是采用高模量改性剂PR.Modulus采用干法改性工艺制备的沥青混合料，具有较高的模量、良好的抗车辙性能、水稳定性以及抗疲劳性能，是近年来引进我国的新型沥青路面改性技术工艺．中面层是半刚性基层沥青路面是路面结构中最为重要的抗车辙变形层．本文利用高模量沥青混凝土替代原来中面层SBS改性的中粒式沥青混凝土（其他层位不变），采用前文提出的有限元沥青路面车辙预估方法，分析高模量沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土在抵抗高温车辙方面的性能，为沥青路面结构组合设计提供总要的参考数据．根据廊坊市10年气象资料利用式 (1)和式 (2)数次计算，得到廊坊市沥青路面年有效温度为23.53℃，采用式 (3)计算各亚层年有效温度，如表1所示．以亚层温度为试验温度，进行压缩蠕变试验，回归分析得出各层材料的蠕变模型数据，代入路面结构模型进行计算，竖向变形云图如图3、图4所示．提取路表面最大竖向变形，得出车辙模型方程．中面层为SBS改性沥青混凝土的车辙模型回归方程表1 廊沧高速廊坊段主线路面结构设计及亚层有效温度Tab.1 Asphalt pavement structure design and sublayers'temperature of mainline of Langcang Expressway结构层位结构层组合设计及厚度亚层年有效温度/℃原设计调整后上面层 4 cm AC-13型SBS改性沥青混凝土4 cm AC-13型SBS改性沥青混凝土36.85中面层 6 cm AC-20型SBS改性沥青混凝土6 cm AC-20型高模量沥青混凝土 33.75下面层 12 cm ATB-30沥青稳定碎石12 cm ATB-30沥青稳定碎石31.09上基层 18 cm水泥稳定级配碎石18 cm水泥稳定级配碎石 -下基层 18 cm 石灰粉煤灰稳定碎石18 cm石灰粉煤灰稳定碎石 -底基层 20 cm石灰粉煤灰稳定土20 cm石灰粉煤灰稳定土 -中面层为PRModulus高模量沥青混凝土的车辙模型回归方程在进行有限元分析时，轮迹没有在车道内按横向分布，而是集中于某个轮迹带内，反复作用，因此需要对上式进行修正．根据对河北省多条高速公路轮迹分布规律调查结果，发现行车道内单侧轮迹呈正态分布规律，且行车道内主轮迹带（作用次数最多的轮迹带）作用频率约为0.225，因此上式计算得到的累计轴载作用次数均需乘以修正系数1/0.225．根据我国现行《公路养护技术规范》（JTJ 073-96），高速公路沥青路面车辙深度达到15mm，需要立即进行养护维修．由此反算得原设计双层SBS改性沥青路面需要进行车辙维修时所承受标准轴载作用次数为5.5×106次，维修时间为通车后4.22 a；按修改方案设计沥青路面需进行车辙维修所承受标准轴载作用次数为8.6×106次，维修时间为通车后6.17 a．由此可以看出在高模量改性沥青混合料可以有效提高路面结构整体抗车辙能力，将车辙维修时间向后延迟了1.95 a．图3 SBS改性沥青路面竖向蠕变变形云图Fig.3 Creep strain contour of SBS modified asphalt pavement图4 高模量沥青路面竖向蠕变变形云图Fig.4 Creep strain contour of high modulusasphalt pavement4 结语1）提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法，归纳为5个基本步骤：收集当地气候数据和路面设计资料；计算沥青面层亚层年有效温度；进行蠕变试验，求得粘弹性参数；构建车辙仿真模型，得出车辙模型方程；综合修正，进行车辙预估．2）结合廊沧高速廊坊段路面设计，分别进行SBS改性沥青混合料与PRModulus 高模量沥青混凝土进行车辙预估，结果表明采用高模量技术的路面结构具有良好的抗车辙效果，可明显延后沥青面层车辙养护维修时间．3）基于有限元理论的车辙预估方法，具有逻辑清晰，步骤严谨，操作简便等特点，为新高速公路设计或已有高速公路养护维修提供了重要的参考资料，具有较高的理论和实践价值．参考文献：[1]秦禄生．河北省高速公路沥青路面技术问题分析与对策 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[2]钱国超．江苏高速公路沥青路面若干问题的思考 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[3]FHWA．Fundamentalsof asphaltmixturerutting,Superpavemodels[R]．Washington：University of Maryland，1997．[4]沙庆林．沥青路面 [M]．北京：人民交通出版，1984．[5]沈金安．沥青及沥青混合料路用性能 [M]．北京：人民交通出版社，2001．[6]沈金安．高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策 [M]．北京：人民交通出版社，2004．[7]伍石生．水泥稳定碎石基层防裂措施实地调查分析 [C]//沥青硅路面使用情况与病害分析研讨会，2003．[8]林绣贤．沥青面层永久变形计算中有关参数的确定方法 [J]．中国公路学报，1989，2（2）：8-18．[9]肖庆一．掺加抗车辙剂沥青混合料技术性能及其数值模拟研究 [D]．西安：长安大学，2007．[10]黄菲．沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估 [D]．南京：东南大学，2006．。
试析沥青路面永久变形因素
试析沥青路面永久变形因素1.概述高等级公路中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，具有力学强度高、路面平整度高、耐磨和抗滑性能好、噪音低、无扬尘、养护方便以及易于回收利用等优点[1]。
因此在世界各国公路建设中得到广泛应用，我国已投入使用的高速公路中沥青路面占到95%以上。
随着交通量的增加，车辆的增加，平均车速的提高，沥青路面早期破坏日益严重，沥青路面的车辙问题最为集中。
由于车辙在雨天中形成了路面积水，直接影响了行车的舒适性和安全性，增加了路面的损坏。
沥青混合料作为粘弹塑性材料，其温度和作用时间与沥青混合料的温度和作用时间密切相关。
当外界温度在30℃左右的时候，沥青路面的路表温度将会达到40℃甚至50℃以上，可能会高于道路沥青的软化点，沥青路面在车辆荷载的反复作用下则会发生显著变形，这种变形分为可恢复变形和不可恢复变形。
其中不可恢复的部分将成为永久变形。
鉴于沥青混合料的高温稳定性及其固有的粘弹塑性，使车辙形成机理比较复杂，这使得沥青混合料的永久变形成为一个世界性的问题。
因此，解决沥青路面的面层永久变形成为车辙问题的重点。
2.沥青路面永久变形机理ASTM标准E867将永久变形定义为："一种由横向交叉斜面和纵剖面限定的偏离水平面的相邻竖向凹陷"[2]。
永久变形是在重复交通荷载作用下，沥青混凝土发生流动变形，其中无法恢复的部分变形累积形成的。
大量的观测及理论研究表明，半刚性基层高等级沥青路面产生的永久变形，90%以上发生在沥青面层，因此，沥青面层的永久变形是研究的重点。
沥青混合料是一种由沥青水泥和骨料本身的松散矿物颗粒组成的混合材料体系。
当外部荷载作用时，微结构应力克服了沥青膜粘性力之间的部分弱粘结，并使之相互作用。
由于荷载不断重复作用，迫使这种相互错动在更深更宽广范围内不断重复产生，并逐步累积形成宏观永久变形[3]。
这种多方向运动的颗粒，导致沥青面层的混合物向轮胎的两侧流动，从而产生推移，拥包以及永久变形。
不同级配不同厚度车辙试件试验研究
不同级配不同厚度车辙试件试验研究进行沥青混合料车辙试验时，随着厚度的不同，其动稳定度也会发生很大的变化。
因此本文将就各级配不同厚度的车辙试件展开试验研究，以期得到各级配的最佳的车辙试件的厚度。
随着橡胶沥青的应用越来越广泛，本文将采用掺入40目15%的橡胶沥青来进行研究。
1试件的制备1.1橡胶沥青的性能研究经相关试验测定，所选用的橡胶沥青软化点为66.1℃，25℃针入度为51.9（0.1mm），25℃弹性恢复为34.3%1.2 试件制备的方法主要是控制温度在相同的情况下，通过改变压实功即碾压次数的方法来制备各级配不同厚度的车辙试件，目的是保持空隙率一致。
因为空隙率对试件的影响很大，通过保持空隙率一致，使其数据更具有说服性。
1.3 试模的准备主要是在标准的300mm×300mm×50mm试模的基础上经过自己加工得到。
其车辙试件厚度为：①AC-13为4cm、5cm、6cm、7cm；②AC-16为4cm、5cm、6cm、7cm；③5cm、6cm、7cm、8cm；④AC-25为8cm、9cm、10cm、11cm。
1.4 根据各级配最佳油石比下所对应的毛体积密度，以此来推算每个车辙试件所需要的沥青混合料的用量。
AC-13、AC-16、AC-20、AC-25的最佳毛体积密度（g/cm3）分别为2.455、2.480、2.457、2.465。
1.5成型车辙试件。
严格控制各环节的试验温度，在碾压时调整轮碾机总荷载为900kg（9KN），先在一个方向上碾压2个往返，卸载，再抬起碾压轮，将试件调转180°角，再加相同的荷载，碾压至马歇尔标准击实密度（100±1）%为止，对5cm的标准车辙试件，一般12个往返左右即可达到要求，对其他厚度的试件，我们在12个往返的基础上，变动压实功（碾压次数）从而使车辙试件的空隙率保持一致。
将试件冷却一晚上，然后在60℃下保温5～24小时，进行车辙试验2进行车辙试验2.1 本试验采用标准车辙试验仪进行车辙试件在非浸水条件下的轮载试验，试验中注意试验轮的行走方向必须与试件碾压方向一致。
沥青路面室内车辙试验评价方法综述
沥青路面室内车辙试验评价方法综述发布时间：2021-05-17T10:25:04.570Z 来源：《基层建设》2021年第2期作者：唐浩1 刘红燕2[导读] 摘要：对于沥青路面，在高温重交通路段最突出的路面病害是因其高温稳定性不足而导致的车辙问题，最近几年许多学者已对多种沥青路面室内车辙试验方法进行过评价，但各个试验采用的评价指标和原理均有不同，所以这些方法不能适用于所有地区、所有情况。
重庆交通大学土木工程学院重庆 400074摘要：对于沥青路面，在高温重交通路段最突出的路面病害是因其高温稳定性不足而导致的车辙问题，最近几年许多学者已对多种沥青路面室内车辙试验方法进行过评价，但各个试验采用的评价指标和原理均有不同，所以这些方法不能适用于所有地区、所有情况。
该文综合分析了目前国内外所采用的大部分沥青路面室内车辙试验的利弊，重点对比了各种沥青混合料抵抗车辙性能试验方法的优劣。
最后，得出结论：APA试验、HWTD试验、FRT试验作为沥青混合料设计和质量控制的标准试验方法较为恰当，但在对沥青路面高温稳定性能进行评价时，建议结合沥青路面实际情况、环境影响，选择合理评价方法，加强与实际路面情况的关联性，多方面分析车辙问题，以期待得到可信度更高的评价结果。
关键词：沥青路面；高温稳定性；车辙试验0 引言在夏季重交通及交通渠化作用下，路面产生的比较突出的问题就是因沥青路面高温稳定性不好所带来的车辙问题。
车辙的出现会使路面轮迹部分出现有规律的下陷，影响路面的平整度，在相应的道路上行驶会出现车辆难以变道转向的问题，极大的增加了安全事故出现的隐患。
总之，车辙病害不仅会使得行车舒适性不好，严重时还会导致行车安全性问题。
所以，车辙问题一直是道路界前辈们不断探索和钻研的问题，探索有效的减轻车辙病害的方法，对于长寿命、安全的道路具有重要意义。
1 室内车辙试验评价方法有研究表明，沥青混合料抗车辙性能试验方法的研究有助于提高混合料设计水平和进行车辙预估研究[1]。
沥青混合料车辙试验
沥青混合料车辙试验简介沥青混合料车辙试验是一种常用的沥青混合料性能评价试验，通过在路面上制造压实车辙并进行观测与测量，来评估沥青混合料的耐久性、变形性等性能。
本文将介绍沥青混合料车辙试验的基本原理、试验方法和结果分析。
原理沥青混合料车辙试验基于路面的实际使用情况进行模拟，通过在路面上使用模拟车轮进行车辙制造，并对车辙进行观测与测试，以了解沥青混合料的变形性能和稳定性。
试验方法沥青混合料车辙试验一般分为以下几个步骤：1.路面准备：选择一段平直的路面作为试验区域。
清理路面上的杂物，并确保路面平整。
2.模拟车轮制造车辙：选择适当的模拟车轮进行试验。
按照设定的试验条件，使用模拟车轮在路面上制造车辙，通常采用连续车轮辗压方法或离散车轮衝击方法。
3.车辙观测与测量：在车辙制造完毕后，通过观察车辙的形状和测量车辙的长度、宽度等参数，来评估沥青混合料的变形性能和稳定性。
4.数据分析与结果评估：根据观测和测量得到的数据，对沥青混合料的性能进行评估和比较。
结果分析沥青混合料车辙试验的结果分析主要包括以下几个方面：1.车辙形状：观察车辙的形状可以了解沥青混合料的变形情况。
如果车辙较深且边缘清晰，表示沥青混合料的变形性能较差；如果车辙较浅且边缘模糊，表示沥青混合料的变形性能较好。
2.车辙长度和宽度：测量车辙的长度和宽度可以了解沥青混合料的稳定性。
车辙长度和宽度越小，表示沥青混合料的稳定性越好。
3.其他参数：根据需要，还可以对车辙的其他参数进行测量和分析，如车辙的变形程度、车辙的变形形式等。
通过对车辙试验结果的分析，可以评估不同沥青混合料的品质和耐久性，为道路建设提供参考。
总结沥青混合料车辙试验是道路材料工程中常用的一项试验，通过在路面上模拟车辙制造和观测测量，可以评估沥青混合料的变形性能和稳定性。
试验结果的分析可以为道路建设提供有关沥青混合料品质和耐久性的参考，有助于选择合适的路面材料和施工方法。
温度对沥青混凝土路面车辙的影响研究
常温下， 随着沥青混凝土路面温度增加， 车辙深度增加， 但影响不大。 此时车辙主要决定于路面结构、 车辆荷载和流量， 所产生的车辙主要为压密型， 与施工时的压实度等工况有关。 沥青混凝土路面内部累积变形量随层数下移逐渐减小， 随温度 增加而增加， 沥青路面上面层和下面层的累积变形受温度影响 较大。 当路面温度达到沥青软化点以上时， 内部累积变形增加 明显。 在不同温度时， 中面层的单位累积变形量最大， 其次是 上面层， 最后是下面层。 沥青路面内部层间累积变形对车辙贡 献率随温度上升而增加， 但有从中面层向下面层转移的趋向。
车辙深度（cm）
1.45
1.86
2.06
上层 30 mm 处 1.21
1.55
1.74
各层累计压深 中层 60 mm 处
0.96
（cm）
中层 80 m5
0.70
0.82
下层 120 mm 处 0.19
0.29
0.33
DS（次 /mm）
8 743 8 077 6 562
70 ℃ 4.72 4.06 3.16 1.95 0.84 1 898
qiyekejiyufazhan 77
企业科技创新
间累积变形受温度影响较小。 40~60 ℃的累积变形量差值基 本相同， 累积变形增加较缓慢， 60~70 ℃的累积变形量差值 较大， 累积变形增加较快。
表 3 中， 同一温度下单位累计变化量中面层大， 上面层和 下面层相对较小而且变化量接近相同。 随着温度增加， 单位累 计变化量逐步增加， 40 ℃时变化最小， 70 ℃时变化最大。 在 40~60 ℃时， 单位累计变化量的增幅不大， 明显为压密车辙， 但 60~70 ℃时， 增幅较大， 出现明显剪切失稳状态。 从车辙 贡献率可知， 中面层贡献率较大， 上面层比下面层的贡献率 小。 随着温度的增可加， 上、 中面层对累计变形的贡献率有减 少趋势， 变化幅度不大， 但下面层的贡献率随着温度的增加而 增加， 这可能与路面层结构有关。 随着温度的增加， 路面内部 累积变形对车辙贡献率有向下面层转移的倾向。
沥青混合料车辙试验 (2)
沥青混合料车辙试验引言沥青混合料是道路建设中常用的材料，用于铺设道路的基层和面层。
车辙试验是对沥青混合料在交通荷载下的性能评价的一种方法，通过模拟车辆在道路上行驶时产生的应力和变形，来评估沥青混合料的稳定性和耐久性。
本文将介绍沥青混合料车辙试验的原理、步骤和数据分析。
原理沥青混合料车辙试验是在实验室内进行的模拟试验，其原理是通过在试验设备上加装破碎轮模拟车辆的行驶，施加一定的轮压和循环荷载，进而观测和测量沥青混合料在荷载作用下的变形和应力，以评估其性能。
步骤1.准备工作：–首先，准备所需的试验设备，包括沥青混合料车辙试验机、破碎轮和相关测量设备。
–确保试验设备和测量设备的准确性和可靠性，进行校准和调试。
2.样品制备：–根据试验要求和规程制备沥青混合料试件，按照标准方法进行样品制备，保证试件的质量和一致性。
–按照试验要求选择试件的尺寸和形状，以及试件的数量。
3.试验参数设定：–根据试验要求和规程设定试验参数，包括轮压、轮距、荷载循环次数等。
–试验参数的设定应符合实际道路使用的情况，以保证试验结果的可靠性和可比性。
4.试验进行：–将制备好的试件放置在试验设备上，安装破碎轮，并调整轮压和轮距。
–开始试验，施加循环荷载，观测和记录试件的变形和应力情况。
–根据试验要求和规程，完成所需的试验循环次数。
5.数据分析：–根据试验结果，进行数据分析和处理，包括计算试件的变形量、应力值等。
–对试验结果进行统计和比较，评估沥青混合料的稳定性和耐久性。
数据分析在沥青混合料车辙试验中，常用的数据分析方法包括变形量分析和应力分析。
变形量分析通过测量试件的变形量，可以评估沥青混合料的变形性能。
常用的变形量分析方法包括： - 最大车辙深度：即试验结束时车辙的最大深度，表示沥青混合料的压实性能。
- 轮迹宽度：即车辙沿试件宽度的长度，表示沥青混合料的侧向稳定性。
- 变形曲线：通过绘制试件不同位置的变形曲线，可以观察沥青混合料在轮辗行区域内的变形情况。
沥青路面车辙影响因素的试验分析及防治措施
沥青路面车辙影响因素的试验分析及防治措施摘要：通过室内车辙试验，定量评价温度、荷载、水、沥青、混合料、路面结构等因素对车辙的影响，并根据车辙的成因，提出相应的控制和防治措施。
关键词：沥青混合料、车辙、车辙试验、动稳定度、影响因素、防治措施中图分类号： u418.6+8 文献标识码： a 文章编号：车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的积累，由轮迹的凹陷及两侧的隆起组成。
这种变形主要发生在高温季节，尤其是行车道上。
就其成因来说，车辙形成的最初原因是压密及沥青高温下的流动，最后导致骨架的失稳，从本质上讲是沥青混合料的结构特征发生变化而形成。
车辙的形成和发展严重影响路面的使用寿命和服务质量，给路面及路面使用者带来了极大的危害，目前已成为沥青路面铺装层的主要病害，也是沥青路面维修的主要诱因。
由于其成因的复杂性，给防治带来了一定的难度，成为众多道路工作者面临的新课题。
1、车辙的形成机理及影响因素1.1车辙的形成机理车辙的形成过程主要分三个阶段：1.1.1沥青混合料的后续压实沥青混合料在被碾压成型前是由骨料、沥青及空气组成的松散混合物，经碾压后，高温下处于半流态的沥青及由沥青与矿粉组成的胶浆被挤进矿料间隙中，同时骨料被强力排挤成具有一定骨架的结构，碾压完毕交付使用后，沥青混合料会在初期阶段在流车荷载的作用下进一步压实，形成微量永久变形。
沥青混全料的压实变形示意图1.1.2沥青混合料的流动变形在高温及车辆荷载作用下，沥青混合料中的自由沥青及沥青与矿料形成的沥青胶浆会首先产生流动，从而引发沥青混合料的流动变形，但此时沥青混合料尚未产生结构性破坏。
沥青混合料的剪切流动变形1.1.3沥青混合料的结构性失稳变形高温下的沥青混合料处于以粘性为主的半固体状态，在轮胎荷载及高温作用大，沥青及沥青胶浆首先流动，混合料中粗，细骨料组成的骨架逐渐成为主要承担者，随着温度的升高或荷载的增大，再加上沥青的润滑作用，硬度较大的矿料颗粒在荷载直接作用下会沿矿料间接触面滑动，促使沥青及胶浆向其富集区流动，导致沥青混合料的结构失去稳定性。
沥青混合料车辙试验
沥青混合料车辙试验1目的与适用范围1.1本方法适用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力，供沥青混合料配合比设计时的高温稳定性检验使用，也可用于现场沥青混合料的高温稳定性检验。
1.2车辙试验的温度与轮压(试验轮与试件的接触压强)可根据有关规定和需要选用，非经注明，试验温度为60℃轮压为0.7Mpa。
根据需要，如在寒冷地区也可采用45℃，在高温条件下试验温度可采用70℃等，对重载交通的轮压可增加至1.4MPa，但应在报告中注明。
计算动稳定度的时间原则上为试验开始后45~60min之间。
1.3本方法适用于按T0703用轮碾成型机碾压成型的长300mm、宽300mm、厚50~100mm的板块状试件。
根据工程需要也可采用其他尺寸的试件。
本方法也适用于现场切割板块状试件,切割试件的尺寸根据现场面层的实际情况由试验确定。
2仪具与材料技术要求2.1车辙试验机：它主要由下列部分组成：2.1.1试件台：可牢固地安装两种宽度(300mm及150mm)规定尺寸试件的试模。
2.1.2试验轮：橡胶制的实心轮胎，外径200mm，轮宽50mm，橡胶层厚15mm。
橡胶硬度(国际标准硬度)20℃时为84±4，60℃时为78±2。
试验轮行走距离为230mm±10mm，往返碾压速度为42次/min±1次min(21次往返/min)。
采用曲柄连杆驱动加载轮往返运行方式。
注：轮胎橡胶硬度应注意检验，不符合要求者应及时更换。
2.1.3加载装置：通常情况下试验轮与试件的接触压强在60℃时为0.7MPa±0.05MPa，施加的总荷载为780N左右，根据需要可以调整接触压强大小。
2.1.4试模：钢板制成，由底板及侧板组成，试模内侧尺寸宜采用长为300mm，宽为300mm，厚为50~100mm，也可根据需要对厚度进行调整。
2.1.5试件变形测量装置：自动采集车辙变形并记录曲线的装置，通常用位移传感器LVDT或非接触位移计。
三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究
三种不同沥青路面结构的抗车辙性能研究中图分类号：u416.217 文献标识码：a 文章编号：摘要：本文以甬台温高速拟采用的三种沥青路面结构足尺环形试验路施加车轮荷载，通过位移计和断面仪，实测环道试验路面表面、路面各结构层土基变形随荷载作用次数的变化，分析了不同基层类型和较厚沥青层对车辙的影响，同时研究了三种沥青路面结构的抗车辙能力。
1.前言随着交通量和重载交通的增加，我国沥青路面的车辙问题日益严重。
当车辙深度超过一定限度时，将会影响行车安全和汽车行使的舒适性。
因此，沥青路面的抗车辙能力长期以来一直受到各国公路工程技术人员的重视。
用于评价沥青路面抗永久变形能力的试验方法很多，包括车辙试验、环道试验、直道试验以及现场实际路面结构的加速加载试验等。
室内环道试验作为一种能较真实模拟路面实际受力状态，控制路面的温度和湿度，使路面在较短的时间内达到较大的轮载作用次数的大型足尺试验，其试验结果被认为能够较好反映将来现场路面的实际使用情况。
试验准备2.1环道试验路的布置试验路铺于“hs—10.5”环道试槽内，圆形环道试槽中心线周长33m，槽宽3.5m，深2m。
三种试验路结构方案如下：方案a：4cmsma+8cmsup20+8cmsup25+20cmlsm+20cm水泥稳定碎石方案b：5cmsma+16cmsup20+16cmsup25+22cm级配碎石方案c：4cmsma+8cmsup19+15cmsup5+1cm封层+36cm水泥稳定碎石将环道路面分为3个路段，每种结构的试验路占整个环道的三分之一，分段后每一试验路段长11m宽3.5m。
2.2试验荷载、温度条件本次环道试验采用重庆交通科研设计院“hs—10.5”环道加载装置，模拟双轮组单轴荷载110kn，轮胎气压0.7mpa，运行速度35±5公里/小时的动载工况，环道加载采用固定轮迹，不作横向移动，同时采用室内环道试验室的温控系统，将环道试验路面表面温度控制在50℃～60℃范围之内。
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不同温度下的车辙试验研究及永久变形参数分析
作者：彭少青
作者单位：广东省梅州市公路局
刊名：
公路运输文摘
英文刊名：HIGHWAY TRANSPORTATION DIGEST
年，卷(期)：2004，(10)
被引用次数：2次
1.JTJ 052-2000.公路工程沥青及沥青混合料试验规程 2000
2.黄仰贤路面分析与设计 1998
3.Xu Bing S.R Ranjithan.Y R Kim Development of Relationships Between FWD O Deflections and Asphalt Pavement Layer Condition Indicators 2001
1.会议论文李向东.吴洋沥青混合料动稳定度计算方法的分析与研究2006
通过函数转化,找出不同温度下沥青混合料车辙深度随时间的变化规律,并在不同温度下分别建立沥青混合料变形与时间的函数关系。
通过lgt-D曲线反算沥青混合料的动稳定度,由此评价沥青混合料的抗车辙性能。
2.期刊论文龙尧.关宏信.邵腊庚.胡甜.郭慧敏不同条件下AC-20沥青混合料抗车辙性能研究-中外公路
2010,30(4)
在重载低速不同温度条件下,通过对车辙深度的分析,对动稳定度DS的比较,揭示了60℃温度条件下,车速对车辙深度的影响较大.在超载情况下,所有的DS值已低于沥青混合料设计值,1.4 MPa,20 km/h的RD曲线出现了流值点,在超载低速严重的情况下,路面很容易产生失稳变形.
3.会议论文张京锋S115工程沥青路面施工过程中存在的问题及探讨2008
分别从配合比设计、粗细集料的CA和FA值检验、沥青膜厚度分析、粉胶比分析等角度，找出施工过程中存在的中、下面层动稳定度偏小、车辙深度过大以及下面层摊铺离析等问题的原因。
分析结果发现：各层混合料的沥青膜厚度均较合理，而粉胶比、FA值过大，是造成中面层动稳定度偏小、车辙深度过大等问题的原因；CA值偏小是造成下面层动稳定度偏小、车辙深度过大以及摊铺离析等问题的主要原因。
4.期刊论文王家主.吴少鹏.Wang Jiazhu.Wu Shaopeng沥青路面车辙影响因素的研究-武汉理工大学学报（交通科学与工程版）2006,30(3)
从内因和外因两方面分析了沥青路面车辙破坏的影响因素,包括材料、温度、荷载、坡度、车速、湿度、路面层结构等.通过试验研究了各因素的影响程度和作用机理,并采用更能反映实际路面情况的全厚式车辙仪进行了动稳定度测定,得出了车辙动稳定度、车辙深度随各因素的变化规律.
5.期刊论文张京锋.陈舜明.何娟沥青路面施工中存在的问题及其探讨-广东建材2010,26(9)
本文分别从配合比设计、粗细集料的CA和FA值检验、沥青膜厚度分析、粉胶比分析等角度,找出施工过程中存在的中、下面层动稳定度偏小、车辙深度过人以及下面层摊铺离析等问题的原因.分析结粜发现:各层混合料的沥青膜厚度均较合理,而粉胶比、FA值过大,是造成中面层动稳定度偏小、车辙深度过大等问题的原因;CA值偏小是造成下面层动稳定度偏小、车辙深度过大以及摊铺离析等问题的主要原因.
6.期刊论文孔令云.沈鹃.周进川.Kong Lingyun.Shen Juan.Zhou Jinchuan基于路用性能的沥青混合料高温稳定性评价指标研究-石油沥青2009,23(1)
对沥青混合料的动稳定度(标准条件以及非标准条件)、蠕变劲度、高温抗压强度等指标进行了室内试验,结合对应实体工程车辙深度的跟踪观测结果,对各项室内高温指标与现场车辙深度之间的相关性进行了分析.研究表明:0.7 MPa条件下的动稳定度及相对变形、蠕变劲度、抗压强度等指标之间有较好的一致性,与实体工程的高温稳定性之间无明显相关性;1.05 MPa、50%保证率温度条件下的动稳定度,与实体工程的实测车辙深度具有良好的相关性. 7.学位论文韩东明中粒式沥青混合料高温抗车辙性能研究2010
车辙是高等级沥青路面的主要病害之一，车辙的行成降低了行车的安全性、
舒适性、并可进一步引发其它路面破坏，车辙主要是由于沥青混合料的剪切流动
形成的，而压密变形只占沥青混合料永久变形的一小部分。
环道试验表明，路面永久变形的主要组成部分是中面层的中粒式沥青混合料，
因此本文只对中粒式沥青混合料的抗车辙性能进行研究。
根据研究需要，在国内
车辙仪基础上进行了一些改进，使其可以做不同温度、不同轮压、不同行车速度
的车辙试验，进而研究了车辙深度以及动稳定度随温度、轮压、行车速度的变化
规律。
车辙试验仪位移计测量的变形为车辙试件中心的永久变形，因此本文推导
了室内车辙试验机的橡胶轮行走到车辙板中心断面时对应的瞬时速度Vmax 。
接着进
行了沥青混合料高温稳定性多影响因素的显著性分析，以温度、轮压、行车速度
作为沥青混合料高温稳定性的多影响因素，每种因素均取四个水平，选用L16(45)正
交表进行正交试验，正交试验结果表明，在因素的水平范围内变化时，温度、荷
载、行车速度对动稳定度和车辙深度的影响顺序均为：温度＞行车速度＞荷载。
在系统分析车辙影响因素后，在前人对沥青路面车辙预估的研究基础上，对
车辙预估模型进行了改进，并通过室内试验和有限元的计算结果确定了车辙预估
模型的基本参数，回归结果表明，车辙预估模型具有较高的精度，车辙深度与各
影响因素之间有显著的非线性关系。
由于实际路面条件与实验室存在一定差别，并不能准确反映实际路面的永久
变形状况。
本文通过环道试验实测的中粒式沥青混合料的永久变形数据对实验室
得出的车辙预估模型进行了修正，并参考其它文献数据，对实际路面的中粒式沥
青混合料的永久变形进行了预测。
关键词：车辙；预估模型；动稳定度；正交试验；剪切变形；剪切流动
8.期刊论文李凌林.黄晓明.李昶.Li Linglin.Huang Xiaoming.Li Chang沥青混合料动稳定度控制在山区公路中
的应用-东南大学学报（自然科学版）2010,40(3)
为了解决山区高等级公路车辙深度过大的问题,针对不同工况从理论计算的角度提出如何控制沥青混合料动稳定度的方法.采用有限单元法计算新建路面5年的车辙总量,探讨了有关参数对车辙的影响程度,提出了满足车辙要求的材料参数调整方法.研究结果表明:借助车辙稳定阶段的线性变化规律并建立预测公式,可以有效地解决三维车辙模型计算的问题;沥青混合料时间硬化模型参数m对车辙影响较小,控制参数A,n值是控制车辙深度的关键;分析室内车辙试验的实际工况,代入改进后的材料参数,计算得到了使所有工况都满足标准所对应的动稳定度指标要求.采用该种方法计算得到的动稳定度指标对材料抗车辙是偏于安全的.
9.期刊论文李向东.吴洋.LI Xiang-dong.WU Yang沥青混合料动稳定度计算方法的分析与研究-华中科技大学学
报（城市科学版）2006,23(z1)
通过函数转化,找出不同温度下沥青混合料车辙深度随时间的变化规律,并在不同温度下分别建立沥青混合料变形与时间的函数关系.通过lgt-D曲线反算沥青混合料的动稳定度,由此评价沥青混合料的抗车辙性能.
10.会议论文白康.潘友强复配橡胶沥青OGFC的高温性能研究2009
研究表明大空隙开级配混合料的综合性能与胶结料60℃的粘度有较大关系。
项目通过复配技术，在橡胶沥青中掺加不同掺量某种改性剂，提高复配后橡胶沥青60℃的粘度，研究结果表明掺加4%改性剂复配橡胶沥青60℃基本达到20000Pa.s的高粘沥青要求。
项目对复配橡胶沥青OGFC的高温性能进行了研究，研究结果表明：采用当前的动稳定度试验方法评价橡胶沥青OGFC效果不佳，建议采用复合车辙试件评价该种材料的高温性能。
复合车辙试验结果也证实复合件的高温性能较单纯的橡胶沥青OGFC有较大提高，车辙深度随着橡胶沥青OGFC厚度的增加而增加，3cmOGFC-13+6cmAC-20组合车辙深度较小
，动稳定度大。
1.李立寒.苏洲.陈建军沥青混合料室内车辙试验隆起系数的研究[期刊论文]-公路交通科技 2007(12)
2.刘兴东.杨锡武温度对于沥青路面车辙的影响分析[期刊论文]-公路交通技术 2007(3)
本文链接：/Periodical_xdgs200410013.aspx
授权使用：李建平(wfnchkdx)，授权号：5f2c33bc-4f3d-4a3e-899d-9e8d012c14c2
下载时间：2011年2月17日。