HVS加速加载—荒漠地区柔性基层沥青路面疲劳性

疲劳损伤是我国沥青路面的主要病害之一。对于我国沥青路面设计而言，这不仅是一个重要的考虑因 素，也一直是道路工程研究的重难点。当沥青路面因疲劳而受损时，它不仅会影响驾驶舒适性，还会在 严重的情况下造成潜在的安全隐患。因此，为了扩展路面的可用性和耐久性，研究特定条件和载荷下的疲 劳损伤机理，建立相应的疲劳预测模型具有重要意义。 目前道路界关于此方面的研究大多以室内小型试件疲劳试验为主，即通过在试验期间通过加载正弦 波、控制加载频率及应力比等来模拟道路受车辆荷载的影响，然而路面实际受力状况十分复杂，室内试验 与现场道路仍具有较大的差异性，这些问题均会影响沥青路面疲劳性能研究的合理性和正确性。 鉴于此，铺筑了四种符合荒漠地区路面结构材料现状的原尺寸柔性基层沥青路面试验路，以期通过 HVS 加速加载试验，分析柔性基层沥青路面疲劳演变规律，明确沥青路面疲劳破坏的力学行为，建立高精 确度的沥青路面疲劳预估模型，从而得到四种柔性基层沥青路面抗疲劳性能优劣情况，对今后相似地区道 路如何进行设计、施工、养护有一定的参考价值，促进研究发展与实际应用。

1 HVS 加速加载试验准备
1.1 HVS 试验设备
本次试验所采用的 HVS 加速加载设备是由南非道路部门及道路研究所设计发展，为第六代 HVS 设备。 该设备可行驶速度为 6-12km/h，轴载范围为 20-100kN，日最大加载次数为 28000 次。本次试验以室温、 车辆行驶速度 6km/h、标准轴载单轴双轮组 100kN 为试验运行参数。

1.2 确定路面结构类型
基于荒漠地区路面结构材料现状及内蒙古某公路沿线的自然环境类型，同时考虑经济性等因素，最 终推荐四种柔性基层沥青路面结构作为试验对象。

2 室内柔性基层沥青路面疲劳预估方程
通过对试验及相关规范的研究发现，疲劳预估模型的参数应包括温度、空隙率、动态模量、沥青层底 拉应变、沥青用量及加载模式系数，并以国内外大量疲劳预估模型形式为依据路面结构 A 实际值与疲劳预估模型预测结果的精确度最高，其值为 99.92%，路面结 构C实际值与疲劳预估模型预测结果的精确度最低，其值为98.16%，四种路面结构平均精确度为99.13%， 故可认为预估模型具有良好的准确性。

3 疲劳预估模型验证
在考虑了不利季节天数、荷载间歇次数和横向分布修正系数，得到了沥青路面疲劳寿命预估模型，如 式(3)所示。该模型充分考虑了各疲劳预估模型参数的影响，具有较高的预测精度及实用性。ALF 加速加载柔性基层沥青路面基层材料采用级配碎石，其厚度一致均为 39cm，面层为三种不同厚 度的 AC-13 沥青混合料。在当地室内加速加载试验室中，该试验路不受降雨等天气的影响，试验温度为室 温，并将相应的传感器埋设在沥青路面结构中。其通过横向分布系数等参数得到了实际沥青路面的疲劳预 估寿命，将该试验路相关参数代入本文 HVS 疲劳预估模型中，从而对比分析两种沥青路面疲劳预估模型 的预测精度。

4 结论
通过 HVS 加速加载试验建立了适于荒漠地区柔性基层沥青路面疲劳预估模型，通过与山东 ALF 试验 路沥青路面疲劳预估模型进行对比分析可知，考虑车辆行驶速度及环境温度的影响可使预测结果更加贴合 实际情况，表明本模型在预测荒漠地区柔性基层沥青路面疲劳寿命具有良好的准确性，对今后相似地区道 路的设计、施工、养护有一定的参考价值，促进了研究发展与实际应用。