沥青含量对混合料疲劳极限特性的影响

利用马歇尔试验确定了沥青混合料的最佳沥青含量,采用控制应变的小梁疲劳试验,研究了最佳沥青含量和富沥青含量混合料弯拉劲度模量随应变水平的变化规律,得到了应变水平与荷载作用次数模型,并分析了2种混合料在不同应变水平和轴次下的疲劳特性。分析结果表明:不同应变水平下,2种混合料弯拉劲度模量随荷载作用次数变化规律基本一致,高应变水平下弯拉劲度模量迅速衰减,低应变水平下初始阶段模量明显降低,随后趋于平缓;以弯拉劲度模量降为初始值的一半作为破坏标准,2种混合料疲劳寿命和应变的关系都呈非线性特征,且低应变水平下曲线呈现典型的渐近线趋势,表明2种沥青混合料具有类似的疲劳极限特性;富沥青含量混合料在高应变水平下对疲劳极限特性影响有限,只有当应变水平小于100με时才对疲劳寿命有明显改善;在进行永久性沥青路面沥青层设计时,不能简单通过增加沥青含量减薄沥青层厚度。     

加载顺序及加载幅值对沥青混合料性能的影响分析

基于应变控制的沥青混合料四点弯曲疲劳试验,研究了加载顺序和加载幅值对沥青混合料动态黏弹性参数的影响。结果表明:采用先低后高的加载顺序控制时,劲度在两阶段都会随着荷载作用次数的增加而减小,相位角在两阶段会随着荷载作用次数的增加而增加;采用先高后低的加载顺序时,低荷载阶段劲度的变化和相位角的变化会出现两种情况,当高低荷载较为接近时,低荷载阶段的劲度随着荷载作用次数的增加而减小,相位角随着荷载次数的增加而增大;当高低荷载的幅值相差较大时,低荷载阶段的劲度先增大后减小,相位角先减小后增大。通过相位角分别计算出疲劳试验中的黏性模量和弹性模量,揭示了先高后低顺序过程中低荷载阶段劲度先增大后减小和相位角先减小后增大是由于沥青混合料中弹性恢复引起的。     

旧水泥砼路面沥青加铺层反射裂缝试验研究

利用AAPA对旧水泥砼路面沥青加铺层进行反射裂缝试验研究，分析了组成结构类型、集料级配、沥青、矿粉、纤维和橡胶粉对混合料抗反射裂缝能力的影响，结果表明，混合料的组成结构类型和沥青性质是影响混合料反射裂缝抵抗能力的主要因素，同时矿料4．75mm筛孔的通过率与混合料的疲劳寿命有良好的相关性，此外，合理确定粉油比和选用外加剂都是提高混合料疲劳寿命的重要手段．     

变幅交变应变控制下沥青混合料应力响应

借助于单位阶跃函数将分段的应变写成连续应变的形式,基于Burgers模型,求解出变幅交变应变控制条件下沥青混合料的应力解析解;同时,开展了沥青混合料变幅疲劳试验,并将解析解与试验结果进行比较。结果发现:当加载顺序为先低后高时,沥青混合料在两阶段的应力都会随着荷载作用次数的增加而减小;而加载顺序为先高后低时,沥青混合料在低应变控制的初始阶段会存在一个平衡应力,当卸载幅度过小时,低应变控制阶段的初始应力会高于平衡应力,应力会随着荷载作用次数的增加而减小,当卸载幅度过大时,低应变的控制阶段的初始应力会低于平衡应力,应力随着荷载作用次数的增加先增大后减小。     

半刚性基层沥青路面-路基协调设计

基于大型通用有限元软件ABAQUS,建立两种典型半刚性基层沥青路面结构的三维有限元模型,针对3种路基高度和4种路基回弹模量,计算半波正弦荷载作用下路面结构的动态响应,结合半刚性路面各结构层疲劳寿命预估方程,分析路面结构疲劳寿命随路基回弹模量变化的规律和相互协调问题。结合交通等级标准,确定满足不同交通等级的临界路基模量。分析表明:路基模量对沥青层疲劳寿命影响较小,对半刚性基层和永久变形预估寿命影响较大;路基高度对半刚性基层路面各结构层疲劳寿命的影响均较小,尤其是对沥青层疲劳寿命影响更小;具有柔性底基层的半刚性路面结构的临界路基模量比具有半刚性底基层的路面结构大。     

沥青混合料应变疲劳性能的试验研究

沥青混合料疲劳试验的荷载控制模式有应力控制模式和应变控制模式。而在应变控制的疲劳试验过程中 ,沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。试验得出的弯拉应变与疲劳寿命之间的关系便于应用。运用 MTS81 0材料试验系统 ,进行了 5种级配的沥青混合料的应变控制模式的疲劳试验 ,得出了它们的应变疲劳方程 ,并对疲劳方程进行了比较和分析。研究表明 ,同一应变 (或应变比 )下 ,若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布 ,而且应变、应变比与疲劳寿命分别在双、单对数坐标上表现为直线关系 ;单对数坐标下以应变比表示的疲劳方程较双对数坐标下的以应变表示的疲劳方程稳定 ,而双对数坐标下的疲劳方程更易区分出沥青混合料疲劳性能的优劣 ;应变控制模式下的疲劳试验 ,其它条件相同时 ,沥青混合料的模量越小 ,疲劳寿命越长。     

倒装路面结构面层在移动荷载作用下的层底拉应力分析

利用ANSYS建立倒装路面结构在移动荷载作用下的有限元模型,研究超载对于倒装路面结构沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明,在车辆荷载作用下,倒装结构沥青面层层底拉应力比半刚性路面大,在移动行车荷载作用下可达到0.17MPa;沥青面层层底拉应力随行车速度增加有小幅增加,增加幅度在15%以内;随荷载水平增加,倒装路面结构沥青面层层底拉应力呈线性增加,在超载100%时,沥青层层底拉应力为标准轴载情况下的1.7倍。     

沥青混合料粗集料抗疲劳性能

为研究AC-13沥青混合料在重复荷载下各挡粗集料的抗疲劳性能,提出反映各挡粗集料特性的沥青混合料等效基体(AC-9.5、AC-4.75、AC-2.36、AC-1.18)概念;通过疲劳过程等效基体的开裂特性,分析各挡集料的抗疲劳能力。建立疲劳过程Miner线性损伤模型,设计不同应力水平的劈裂强度试验和疲劳试验,得出各等效基体劈裂抗拉强度和疲劳寿命。依据损伤模型与疲劳寿命结果,划分沥青混合料及其等效基体不同损伤程度(20%~80%)的疲劳作用次数;定义裂纹贯穿比例,分析不同应力水平等效基体随损伤程度的裂纹贯穿变化规律。结果表明:9.5~13.2 mm集料和4.75~9.5 mm集料对提高AC-13沥青混合料抗疲劳性能的作用大于2.36~4.75 mm和13.2~16 mm集料;通过提高4.75~13.2 mm集料的质量分数可以提高沥青混合料的抗疲劳性能,但提高13.2~16 mm和2.36~4.75 mm集料的质量分数对提高抗疲劳性能作用不明显。     

基于使用性能的公路沥青路面多指标分析与结构计算研究

研究了基于路面使用性能构建多指标设计体系的必要性,深入分析了沥青路面疲劳开裂、变形及其他不同损坏类型的产生机理与结构设计的关系,阐述了车辆荷载作用下路面各结构层的受力状态和材料性能要求,建立了控制沥青层和无机结合料半刚性基层底疲劳开裂、沥青混合料层永久变形以及沥青面层低温开裂等病害的设计指标和标准。针对我国常用的半刚性基层沥青路面在结构计算时提出相应的验算公式,并以新疆地区某二级公路为例进行多指标设计实际应用。     

旧水泥砼路面沥青加铺层反射裂缝试验研究

利用AAPA对旧水泥砼路面沥青加铺层进行反射裂缝试验研究,分析了组成结构类型、集料级配、沥青、矿粉、纤维和橡胶粉对混合料抗反射裂缝能力的影响,结果表明,混合料的组成结构类型和沥青性质是影响混合料反射裂缝抵抗能力的主要因素,同时矿料4 75mm筛孔的通过率与混合料的疲劳寿命有良好的相关性,此外,合理确定粉油比和选用外加剂都是提高混合料疲劳寿命的重要手段.     

水对沥青混合料疲劳寿命影响的试验研究

用冻融循环模拟沥青混合料的水损坏状态,采用劈裂疲劳试验分析对比了水对AC-25沥青混合料疲劳特性的影响。研究指标包括:破坏形式差异、疲劳寿命差异、疲劳参数差异以及级配。分析表明:经过1次冻融循环后的破坏劲度模量比未冻融时低约27%;在水损害状态下,沥青混合料的疲劳寿命较普通状态下大为缩短;且沥青混合料试样的疲劳寿命对应力水平更为敏感;沥青混凝土的抗疲劳性能从优到劣的集料级配排序为粗级配、细级配、级配中间值。     

复合式基层沥青路面结构剪应力研究

复合式基层路面结构就是在半刚性路面结构的基础上,在半刚性基层与沥青混凝土面层之间增加了一层起应力分散作用的柔性材料,为此针对3种复合式基层沥青路面结构,选取其中两种用BISAR 3.0和MATLAB 7.0对其剪应力进行了研究。结果表明,荷载横断面上,剪应力的最大值在单圆荷载两侧的路表面以下一点;选择抗剪性能良好的中面层材料和处理好面层与基层之间的过渡对于延长整个路面的使用寿命同等重要;较厚的沥青面层结构能延长路面的疲劳寿命。     

复杂荷载下沥青混合料剪切疲劳性能

采用室内实验模拟不同荷载谱作用下沥青混合料的抗剪切疲劳特性．使用强度退化模型预估随机荷载谱下的沥青混合料剪切疲劳寿命,其结果与实验结果相近．验证了这一模型可为路面使用性能的预测及优化养护决策提供参考．     

不同非均布荷载下的沥青路面力学响应及疲劳寿命分析

为了分析超载对半刚性基层沥青路面的力学响应及疲劳寿命的影响,通过三维有限元软件ANSYS,建立非均布荷载作用下的三维有限元模型,对比分析单轴10 t、15 t、20 t、25 t四个轴重下的力学响应及疲劳寿命结果。四个不同轴载作用下的结果表明:随着荷载的增加,路表弯沉、沥青层底压应力、基层及底基层底拉应力、土基顶面压应变均呈现线性增长趋势,而沥青层底拉应变随着荷载增加而减小;超载作用下,沥青路面疲劳寿命呈现指数下降趋势。     

考虑旧路剩余寿命的加铺层结构设计

通过沥青混合料小梁的室内二级荷载疲劳试验,模拟旧路沥青面层材料加铺前和加铺后的疲劳损伤特性.运用混凝土材料等效损伤理论,进行了半刚性基层荷载作用次数在加铺前后的换算,系统地提出了包括旧路面层和基层的剩余寿命预估、加铺层设计和验算在内的沥青加铺层设计方法,并采用此方法对山东省东港高速公路加铺结构进行设计.分析结果表明:初拟结构一、二的疲劳寿命都能满足交通量的要求,但是考虑到经济因素以及各结构层疲劳寿命与交通量的协调性,建议采用12 cm LSPM-25的结构二作为东港高速公路的加铺结构.     

考虑应变和加载频率的RAP沥青混合料疲劳特性分析

系统研究了RAP、加载频率和应变水平对沥青混合料及结合料的疲劳特性的影响,并确定了沥青混合料和结合料疲劳寿命之间的关系。通过梁疲劳试验对两种沥青混合料的疲劳特性进行了对比分析,一种含有RAP,一种不含RAP;分别从这两种混合料中提取了沥青结合料,并进行重复加载疲劳试验。结果表明:RAP会降低沥青混合料的疲劳寿命,延长沥青结合料的疲劳寿命;加载频率越高,沥青混合料和沥青结合料的疲劳寿命越长;应变水平越高,沥青混合料和结合料的疲劳寿命越短。     

刚柔复合式路面沥青面层动态应变试验研究

为深入研究刚柔复合式路面沥青面层车辙病害机理,采用复合路面结构车辙试验模拟路面荷载动态作用,借助光纤光栅应变检测技术测试不同方向、不同荷载、不同类型混合料和不同温度下沥青混合料的动态应变,从荷载大小、混合料类型和温度3个方面分析复合式路面沥青面层车辙变形特征。结果表明:动态荷载作用下刚柔复合式路面沥青面层的横向应变小于纵向应变,荷载消除后横向应变可恢复60%,而纵向应变仅可恢复20%;一定范围内沥青混合料动态应变与荷载大小成正线性关系,应变的恢复能力与荷载大小成反向线性关系;SMA的应变比AC小12%,而变形恢复能力高出约60%;高温环境下,荷载间接作用也会引起沥青混合料的应变,SMA的抗变形能力明显高于AC沥青混合料。     

沥青混合料疲劳性能影响因素的灰关联分析

荷载条件，环境条件以及沥青混合料本身性质都会影响沥青混合料的疲劳性能，研究了荷载间歇时间、加载频率，试验温度，空隙率，沥青针入度，沥青用量六因素对沥青混合料疲劳性能的影响程度。首先将影响因素适当组合，在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验；然后灰关联的分析方法，分析了各影响因素与沥青混合料疲劳寿命的关联程度；最后，讨论了各因素是如何影响沥青混合料的疲劳性能的，研究表明，各因素对沥青混料疲劳性能影响程度大小顺序为：荷载间歇时间→试验温度→沥青针入度→加载频率→混合料空隙率→沥青用量。     

典型结构形式沥青路面疲劳寿命对比

为了丰富广东省路面结构形式的多样化发展,文中依托广河高速惠州段柔性路面结构形式,对比分析柔性与半刚性基层力学响应,并进行了永久变形量和疲劳寿命的比较。结果表明:相比于典型的半刚性基层沥青路面而言,柔性基层路表弯沉、沥青层底拉应变、土基顶面压应变更大;柔性基层沥青路面疲劳寿命优于半刚性基层,但其沥青层永久变形量较大,早期病害中车辙出现的概率较高。结果可为柔性路面结构在其他项目的应用提供参考和借鉴,同时也可为柔性路面营运期的养护提供思路。     

聚酯玻纤布复合沥青混合料疲劳性能

通过UTM试验系统对纯沥青混合料（BN）、复合1#聚酯玻纤布沥青混合料（BT）与复合2#聚酯玻纤布沥青混合料（BU）进行了应变控制疲劳性能试验,建立了应变与疲劳寿命的疲劳方程和累计疲劳能耗与应变的回归方程,引入能量方法对疲劳试验结果进行了分析。结果发现聚酯玻纤布复合沥青混合料疲劳性能优于纯沥青混合料疲劳性能,累计能耗与疲劳寿命相关,聚酯玻纤布能够提高沥青混合料的疲劳性能,能量法是研究和评价沥青混合料疲劳性能的有效方法。