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。     

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。     

基于半刚性沥青路面混合料的疲劳和断裂分析

分析了半刚性渐青路面在重复荷载作用下产生的疲劳和开裂，提出了作用应变对沥青混合料的疲劳性质的重要性。从实验室的研究资料表明，沥青和集料两的性质都影响着混合料的疲劳特性。集料级配，混合料密度和沥青的流变性质对达到破坏的荷载重复次数都有一定影响。用应力控制方法时，疲劳寿命随着混合料劲率的增加而增加。但是，用应变控制方法时观测到的却是相反的趋势，即疲劳寿命随着劲度的增加而减小。结合半刚性沥青路面混合料的疲劳和断裂进行了阐述，并预估其在正常使用下的疲劳寿命。以提高疲劳强度，延长路面使用年限，为路面设计提供参考。     

沥青疲劳特性的研究

受粘弹特性的影响,沥青的疲劳特性具有特殊性.目前已有研究发现沥青具有自愈性,即荷载停止作用后沥青的模量可以慢慢恢复.因此开展不同荷载作用模式下沥青疲劳特性的研究是十分必要的.文中借助于DSR研究了连续加载模式下沥青的疲劳特性,采用4种沥青疲劳评价指标(50%G*,DER,DR,δ)评价了沥青的疲劳特性,研究了沥青的自愈能力.研究表明:沥青的疲劳性能随着应力的增大而降低.当控制应力较大时,模量随着荷载作用次数的增加而减小;当控制应力较小时,出现硬化现象.50%G*,DER,DR,δ这几种疲劳寿命评价指标均存在一定的不足.沥青的自愈性对沥青的疲劳特性有重要影响.荷载停止作用初期,沥青模量的恢复程度较大.当时间足够长时,沥青的模量可以恢复到初始模量,但粘弹比例发生了变化.     

基于沥青混合料细观结构的劈裂试验数值模拟

为了分析非均质性对沥青混合料劈裂试验的影响,文章基于沥青混合料CT扫描图像,利用数字图像处理技术获取细观几何结构信息,结合推进波前法(Advancing Front Technique,AFT)网格剖分技术生成沥青混合料细观网格模型,进一步进行材料属性定义、边界条件约束和加载来模拟劈裂试验过程。从时间和空间角度剖析了沥青混合料细观结构的应力应变分布规律,研究结果表明:随着加载时间的增加,水平应力应变、竖向应力应变和剪切应力应变均以不同的速率逐渐增加,竖向应力应变大于水平应力应变,剪切应力应变最小;整体上,应力应变在竖向两端处最大,中心位置处次之,水平两端处最小;竖向两端处和中心位置最容易出现裂缝。     

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。     

半刚性沥青路面动荷载力学响应数值分析

利用ANSYS有限元系统对我省常见的半刚性沥青混凝土路面结构进行动态三维数值分析，经分析，路表动态弯沉值、基层底面拉应力和拉应变均随加载周期的增加呈现先增大后减小的变化规律，当动荷载周期为0．500s时，动弯沉比静弯沉大21％，因此，车辆速度过低会缩短路面的使用寿命。     

改性沥青和聚酯纤维对AC低温性能影响研究

通过3种试验方法对Superpave13和Superpave19级配下沥青混凝土的低温抗裂性能进行了研究。结果表明:添加纤维和SBS改性沥青使得沥青混合料出现破坏应变能、破坏应力、应变增长、劲度模量减小的趋势,可以明显提高沥青混合料的低温抗开裂能力,并且各型沥青混合料的劈裂破坏强度在不同的温度范围变化趋势不同,存在一临界温度(-10℃左右)使其出现峰值。3种混合料破坏荷载的大小顺序为:改性沥青>纤维混合料>普通沥青混合料,破坏应变也有同样的规律。由积分应变能试验获得的断裂韧度可以作为评价沥青混合料低温抗裂能力的有效指标。     

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。     

红层泥岩加卸载力学特性与能量演化机制

为研究红层泥岩的力学特性和能量演化规律，基于5种不同围压梯度（200、250、300、350、400 kPa）及轴压与围压不等速率的应力路径，以四川遂宁地区红层泥岩为例开展了室内循环加卸载试验，得到围压效应对红层泥岩力学特性、总应变能密度、弹性应变能密度、耗散能密度的影响，以及应力-应变与能量之间的演化规律.研究结果表明：从初始加卸载至试验结束，轴向应力输入的总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度总体呈先增大后减小的“正态分布”形式；在峰前阶段，弹性应变能密度与耗散能密度间的差值会随着循环加卸载次数的增加而增大；围压的侧限作用提高了试样承载能力，总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度随着围压的增大而增大；在峰后阶段，当围压≤300 kPa时，耗散能密度低于弹性应变能密度，而围压>300 kPa时，耗散能密度高于弹性应变能密度，围压增大会进一步抑制试样破坏后弹性应变能密度的释放；相同围压下，随着干湿循环次数的增加，干燥、饱和状态下的抗压强度和弹性应变能密度均呈负相关关系；相同干湿循环次数，干燥状态的抗压强度和弹性应变能密度比饱和状态高，呈正相关关系.     

沥青混合料疲劳损伤机理研究

在根据应力等效假设提出沥青混合料疲劳损伤参量的基础上,通过对常应力小梁弯曲疲劳试验数据的分析得出：不同试验条件下的沥青混合料弯曲疲劳试件的损伤累积过程都具有相同的变化规律,即随着加载次数的增加,沥青混合料的累积损伤量不断增大．累积损伤曲线的突变点就是沥青混合料达到疲劳破坏的标志。     

沥青混合料疲劳损伤机理研究

在根据应力等效假设提出沥青混合料疲劳损伤参量的基础上,通过对常应力小梁弯曲疲劳试验数据的分析得出:不同试验条件下的沥青混合料弯曲疲劳试件的损伤累积过程都具有相同的变化规律,即随着加载次数的增加,沥青混合料的累积损伤量不断增大,累积损伤曲线的突变点就是沥青混合料达到疲劳破坏的标志.     

道路沥青含量对沥青混合料劲度的影响研究

劲度是反应沥青混合料在给定温度和加载条件下的应力应变关系的参数。各种因素实质上通过影响沥青混合料的劲度来影响其疲劳性能,为了定量研究沥青含量对沥青混合料疲劳性能的影响作用,通过间接拉伸疲劳试验,研究了5种不同油石比AC-20试件的劲度变化规律,试验结果表明:适当增加沥青含量确实可以增加抗疲劳性能。特别是在高应力比加载情况下,这一点尤为明显,最佳抗疲劳性能对应的沥青含量略高于马歇尔试验确定的最佳油石比。然而,过高的沥青含量会导致抗疲劳性能的快速衰减。     

现场热再生沥青混合料耐久性能试验研究

为了研究热再生沥青混合料的耐久性能,对经不同冻融循环次数、长期老化前后的现场热再生沥青混合料进行劈裂试验和小梁低温弯曲试验,并与新沥青混合料作对比。试验结果表明:随着冻融循环次数的增多,两种沥青混合料的劈裂抗拉强度和劈裂劲度模量都逐渐减小,最后趋于稳定;弯拉强度和弯曲劲度模量都随着冻融循环次数的增多逐渐减小,而最大弯拉应变总体却随冻融循环次数的增多而增大;热再生沥青混合料的劈裂抗拉强度和劈裂劲度模量都小于新沥青混合料,而最大弯拉应变大于新沥青混合料,说明热再生沥青混合料具有较强的低温抗变形能力;老化对热再生沥青混合料的影响大于新沥青混合料。     

静力荷载试验中关于加载以及控制荷载的影响分析

静力荷载试验中如何确定加载和测试"控制断面",加载效率计算、加卸载的分级、终止试验条件,挠度、应力(应变)、裂缝等数据处理及曲线绘制等。荷载试验应尽量采用与控制荷载相同的荷载,而组成控制荷载(标准设计荷载)的车辆是由运管车辆统计而得的概率模型。当客观条件所限,采用的试验荷载与控制荷载有差别时,为保证试验效果,在选择试验荷载的大小和加载位置时采用静载试验效率进行控制。     

热再生沥青混合料低温抗裂性能研究

为了探究热再生沥青混合料的低温抗裂性,通过低温劈裂试验和小梁低温弯曲试验,研究了冻融循环次数对热再生沥青混合料老化前后劈裂抗拉强度、劈裂劲度模量、弯拉强度和弯拉应变等低温抗裂性指标的影响,并与新拌沥青混合料和旧沥青混合料作对比。试验结果表明,热再生沥青混合料和新沥青混合料的低温抗裂性指标都随冻融循环次数的增大逐渐减小。长期老化后,破坏拉伸应变的大小顺序是:旧沥青混合料热再生沥青混合料新沥青混合料,表明热再生使沥青混合料的低温抗裂性得到了一定的改善。     

RET反应型改性沥青混合料抗永久变形研究

RET是一种反应型三元共聚物弹性体,与其他改性剂相比,RET改性沥青混合料具有优异的高温性能,水稳定性能也有相应的提升,特别适用于国内高温多雨的地区。通过UTM-25试验系统,在不同荷载、不同温度条件下,分别对70#道路石油沥青混合料、SBS改性沥青混合料、胶粉改性沥青混合料及RET反应型改性沥青混合料等4种类型混合料进行动态蠕变试验,绘制沥青混合料累计永久应变(με)随加载次数(Cycles)变化的蠕变变形曲线,对比分析其抗永久变形的能力。结果表明:RET改性沥青混合料的抗永久变形能力较SBS改性沥青混合料和胶粉改性沥青混合料有较大幅度提高,尤其在高温、重荷载条件下,其抵抗永久变形的能力越明显。     

再生沥青混合料强度及疲劳性能试验研究

通过劈裂试验及间接拉伸试验分析质量分数为0、10%、20%、30%、40%和50%的再生沥青掺量对混合料的强度及疲劳性能的影响,同时采用不同应力比对再生沥青混合料进行间接拉伸试验研究混合料的疲劳特性。结果表明,随再生沥青质量分数增加,混合料的劈裂强度增大,且再生沥青质量分数40%时,是其劈裂强度的转折点,超过40%以后,混合料的劈裂强度降低,后期抵抗变形能力降低,即抗疲劳性能较差;随再生沥青质量分数增加,混合料的间随接拉伸强度逐渐增加,但是间接拉伸强度指数逐渐减小;经长期老化后,再生沥青混合料的间接拉伸强度较高,且受荷载破坏时对应的径向应变较小,试件的强度指数要比老化前的低。     

不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究

为了探究不同条件下橡胶沥青混合料的疲劳性能,选取AC-13和SMA-13两种级配,在不同条件下进行试验,研究了应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响,并分别研究了老化时间对AC-13混合料的疲劳寿命和纤维掺量对SMA-13混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定;老化使AC-13混合料的疲劳寿命降低,但前期老化对疲劳寿命影响程度不大,而后期老化使疲劳寿命大幅降低;各应力比下,随着纤维掺量的增多,SMA-13混合料的疲劳寿命都出现先增大后减小的趋势,当掺量为0.4%时疲劳寿命最大。     

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。