不同加载频率下沥青混合料疲劳损伤特性研究

摘要

沥青路面具有优越的使用性能，在道路工程中得到了广泛应用。疲劳破坏是沥青路面的主要破坏形式之一，研究沥青混合料在特定交通与环境条件下的疲劳性能非常重要，这项工作一直受到各国道路工作者的重视。由于路面材料所承受复杂多变的荷载、环境条件，以及沥青混合料这一材料本身的复杂本构关系，单单评价某一特定条件下的性能是不能评价其整体性能的。沥青混合料在不同老化程度、不同温度条件下的疲劳性能有了较为系统研究，而对于在不同加载频率下的疲劳性能研究则开展的相对较少。因此，为更好地了解沥青混合料在不同条件下的疲劳性能，开展不同加载频率下疲劳损伤特性研究就显得很有必要，这对认识如何延长沥青路面的使用寿命将起到积极的作用。 通过室内疲劳试验，采用名义应力水平对不同加载频率下沥青混合料的疲劳寿命进行拟合，获得了疲劳方程中参数k和n的变化规律，得出了不同加载频率下疲劳方程之间的关系。运用损伤力学相关理论，利用沥青混合料的劲度模量衰减规律对其疲劳损伤特性进行研究，建立了基于劲度模量衰减的沥青混合料疲劳损伤模型，为了解不同加载频率下沥青混合料的疲劳损伤特性提供了依据；并通过疲劳损伤的变化规律对沥青混合料是否存在疲劳极限进行了探讨。 依据疲劳试验结果，对疲劳动载强度理论进行了试验验证，建立了基于实际应力水平的沥青混合料S-N疲劳方程，分析发现不同加载频率下的基于实际应力水平的疲劳方程可以统一在同一条疲劳曲线中，这为分析不同加载频率下沥青混合料疲劳规律提供了方便。 最后，在上述工作的基础上，分析了本文研究的不足之处，为下一步工作的开展，提出了一些观点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1沥青混合料疲劳损伤效应问题的提出

1.1.2不同加载频率下沥青混合料疲劳损伤效应问题的提出

1.1.3研究的意义

1.2国内外研究状况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3本文研究主要内容及技术路线

1.3.1本文研究的主要内容

1.3.2本文研究的技术路线

第二章沥青混合料疲劳试验方案及疲劳寿命预测

2.1概述

2.2沥青混合料疲劳试验方法确定

2.2.1目前国内外沥青混合料主要疲劳试验方法

2.2.2本文采用的疲劳试验方法

2.3影响沥青混合料疲劳性能的因素及试验方案设计

2.3.1影响沥青混合料疲劳性能的因素

2.3.2沥青混合料疲劳试验方案设计

2.4沥青混合料疲劳寿命的预测

2.4.1常用的沥青混合料疲劳寿命的预测方法

2.4.2常用的沥青混合料疲劳寿命预测方法的修正

2.5本章小结

第三章不同加载频率下沥青混合料疲劳方程建立

3.1原材料试验及配合比设计

3.1.1沥青材料试验

3.1.2矿料级配的确定

3.1.3马歇尔试验确定最佳沥青用量

3.2沥青混合料疲劳试验方法简介

3.2.1疲劳试验方法

3.2.2试验仪器简介

3.3传统疲劳方程的建立

3.3.1沥青混合料抗拉强度试验结果

3.3.2沥青混合料疲劳方程拟合结果

3.4本章小结

第四章基于劲度模量衰减的疲劳试验研究

4.1概述

4.2劲度模量衰减规律分析

4.2.1频率为10Hz的疲劳试验结果分析

4.2.2不同加载频率下疲劳试验结果分析

4.3疲劳极限的存在性研究

4.3.1疲劳极限的定义

4.3.2低应力水平的疲劳试验结果分析

4.4本章小结

第五章基于实际应力水平的疲劳损伤特性研究

5.1概述

5.2疲劳损伤模型理论

5.2.1 Miner线性疲劳损伤模型

5.2.2非线性疲劳损伤模型

5.3基于现象学法的沥青混合料疲劳损伤模型建立

5.3.1损伤变量的定义

5.3.2 S-N疲劳方程的理论推导

5.3.3疲劳损伤方程的建立

5.3.4沥青混合料疲劳损伤过程分析

5.4沥青混合料疲劳动载强度理论及实际应力水平推导

5.4.1疲劳动载强度的理论推导

5.4.2实际初始应力水平理论推导

5.4.3基于实际初始应力水平的沥青混合料疲劳方程推导

5.5沥青混合料疲劳动载强度试验验证及基于实际应力水平的疲劳方程的建立

5.5.1沥青混合料疲劳动载强度试验验证

5.5.2基于实际应力水平的疲劳方程的建立

5.6本章小结

第六章成果结论与展望

6.1主要结论

6.2本文的创新点

6.3不足与进一步工作构想

参考文献

致 谢

附录