基于加速加载试验的沥青混合料疲劳损伤特性研究

摘要

沥青路面是我国高等级公路的主要路面结构型式，疲劳裂缝是沥青路面普遍出现的主要破坏形式之一。对沥青混合料的疲劳性能进行研究，可以让我们了解和掌握沥青混合料的力学性能、疲劳损伤规律，进而改善沥青混合料的疲劳特性，提高路面的使用性能和使用寿命。国内外已有广大学者和科研人员对沥青混合料的疲劳性能进行了深入的研究，以室内试件疲劳试验为主，如拉-压疲劳试验、弯曲疲劳试验、间接拉伸疲劳试验等，这些疲劳试验方法都具有一定的局限性，不能较好的模拟实际路面的工作状态，对于评价沥青混合料的疲劳性能会有一定的偏差。因此，本文将借助小型加速加载试验设备，通过测试不同加载次数下试件的抗压回弹模量，建立沥青混合料的刚度衰变方程，从而揭示沥青混合料的疲劳损伤规律。
　　从损伤力学的基本理论出发，定义模量的衰减为疲劳损伤变量，由此推导得到刚度衰变方程；过对六种不同级配类型的沥青混合料进行加速加载试验，通过软件以此方程对加速加载试验数据进行拟合，并得到了模型参数，拟合结果均呈现出很好的相关性，从而建立了基于加速加载试验的沥青混合料刚度衰变方程。分析了沥青混合料疲劳过程中的损伤演化规律，即沥青混合料将经历迁移阶段—稳定阶段—加速阶段三个阶段的演变过程。提出以刚度衰减速率从稳定阶段进入疲劳破坏阶段达到的最大值作为疲劳失效判据，并利用此疲劳失效判据得到的疲劳寿命与计算结果一致，验证了提出的疲劳失效判据的合理性。
　　通过小型加速加载试验与传统的室内试件疲劳试验进行对比，体现出小型加速加载试验对于研究沥青混合料疲劳性能的科学性与合理性，研究成果可以为沥青混合料的疲劳寿命预估和沥青混合料疲劳损伤特性研究提供理论参考，对于改善沥青路面的设计方法、提高沥青路面的耐久性具有重要的参考价值。

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第一章 绪 论

1.1研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要内容和技术路线

第二章 基于加速加载试验的沥青混合料疲劳试验方法

2.1 疲劳试验方法

2.2 试验设备介绍

2.3 试验方案

2.4 本章小结

第三章 基于刚度衰变的沥青混合料疲劳损伤模型

3.1 损伤力学基本理论

3.2 疲劳损伤模型理论

3.3 基于刚度衰变的沥青混合料的疲劳损伤模型的建立

3.4 本章小结

第四章 基于加速加载试验的沥青混合料刚度衰变规律研究

4.1 原材料试验

4.2 试验数据整理与分析

4.3 沥青混合料的刚度衰变规律分析

4.4 不同级配类型的沥青混合料的刚度衰变规律对比分析

4.5 本章小结

第五章 基于加速加载试验的沥青混合料疲劳损伤特性研究

5.1 沥青混合料的疲劳寿命预估

5.2 沥青混合料的疲劳损伤演化规律

5.3 不同疲劳试验方法下沥青混合料的疲劳损伤规律

5.4 疲劳失效判据的探讨

5.5 本章小结

结论与展望

主要结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目