拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳特性研究

摘要

疲劳破坏作为沥青路面破坏的主要形式之一,数十年来一直是道路研究人员关注的焦点。目前世界各国现有的沥青路面设计方法中,均以沥青面层底部的拉应力或拉应变控制沥青路面疲劳寿命,进行沥青路面寿命评估;我国沥青路面设计规范中以沥青层底的弯拉应力作为控制结构层疲劳开裂的设计指标。而实际沥青路面在车辆荷载作用下,沥青层底部的应变响应既有拉应变又有压应变,呈拉压交变状态;现有沥青混合料疲劳性能研究中均忽略了压应变的影响,只进行拉-拉应力(变)作用下的沥青混合料疲劳性能研究,得出沥青混合料的疲劳寿命预测模型,进而估算实际沥青路面使用寿命、进行路面抗疲劳设计与指导路面维修等。为了解沥青路面在实际车辆荷载作用下的疲劳性能,本文对考虑拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳特性进行研究。
　　首先,选定应力控制模式的室内四点弯曲小梁疲劳试验方法,采用MTS810万能材料试验系统及项目组开发的加载夹持装置对沥青混凝土道路施工中常用的三种不同类型的混合料AC-25、AC-20、AC-16制成的小梁试样进行沥青混合料的室内疲劳性能试验研究。
　　然后,选定应力幅度为参量对试验结果进行分析,建立了三种混合料的综合应力比与应力/应变的疲劳寿命预测方程;分析了应力比、试验温度、加载频率等对沥青混合料疲劳寿命的影响,并对比了三种沥青混合料的抗疲劳性能;研究了考虑拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳破坏行为。
　　最后,通过定义弯拉劲度模量为损伤参量对拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳破坏进行了损伤破坏研究,建立了综合应力比、应力水平在内的疲劳损伤演化方程。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及目的

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

第二章 沥青混合料疲劳试验方法与影响因素分析

2.1 沥青路面在车辆荷载作用下的疲劳行为研究

2.2 沥青混合料疲劳性能试验方法研究

2.3 沥青混合料室内疲劳试验影响因素分析

2.4 考虑拉压荷载作用的沥青混合料疲劳性能试验初步方案

2.5 本章小结

第三章 沥青混合料室内四点弯曲疲劳试验研究

3.1 原材料参数

3.2 疲劳试样的制备

3.3 试验采用的加载夹持装置

3.4 疲劳试验

3.5 疲劳试验数据处理

3.6 本章小结

第四章 沥青混合料疲劳试验结果分析

4.1 应力幅度作为疲劳参量

4.2 三种混合料的疲劳寿命与Δσ-N曲线

4.3 试验数据的S-N方程与P-S-N疲劳预估模型

4.4 考虑拉压荷载作用的沥青混合料疲劳寿命预测方程

4.5 沥青路面的疲劳寿命预测分析

4.6 影响沥青混合料疲劳性能的因素分析

4.7拉-压荷载作用下沥青混合料的疲劳行为研究

4.8本章小结

第五章 沥青混合料疲劳损伤探究

5.1 损伤参量

5.2 应力控制试验过程中损伤因子与弯拉劲度模量关系

5.3 沥青混合料疲劳损伤演化规律

5.4 沥青混合料疲劳破坏标准

5.5 累计损伤因子D与疲劳寿命的关系分析

5.6 疲劳损伤演化规律分析

5.7 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢