基于Burgers模型的沥青混合料室内车辙试验粘弹性分析

由于沥青混合料特有的粘弹性力学特性和易受温度影响的性质,使得路面在通车后就出现车辙病害.笔者利用Burgers粘弹性模型,推导了室内循环荷载作用下单层车辙板的永久变形公式.对添加车辙王、SBS改性沥青和普通基质沥青的AC- 20C型混合料进行不同温度下的室内车辙试验.利用lstopt软件反算出3种不同类型混合料的Bur...     

青临高速试验路沥青路面结构应变分析和永久变形预估

为了分析和预估青临高速试验路沥青路面结构疲劳寿命和永久变形,为长期性能观测验证提供基础对比数据,按照标准试验方法对试验路土基、粒料、无机结合料以及沥青混合料的力学参数进行测试分析;结合同类道路交通荷载分析,得出试验路交通组成、轴载谱及3类典型轴的最大特征值;按照弹性层状理论计算了常温和高温条件下沥青层底最大弯拉应变;用MEPDG永久变形预估模型分析了不同路面结构沥青层永久变形发展规律,预测车辙养护修复的时间。结果表明,所设计的沥青路面结构基本满足长寿命沥青路面沥青层底弯拉应变小于疲劳极限应变的要求,MEPDG预测车辙主要发生在表面层,中下面层车辙较小,表面层采用高模量沥青混合料可显著提高路面抗车辙能力。     

重复荷载下沥青混合料永久变形的粘弹性力学模型

基于修正Burgers模型推导了适用于重复荷载下沥青混合料永久变形规律的粘弹性力学模型,并利用该模型对AC20和SMA13沥青混合料三轴重复荷载永久变形试验结果进行了回归,获得了模型的参数,并对沥青混合料进行了永久变形规律的分析。研究结果表明,沥青混合料在荷载重复作用下,会出现迁移期、稳定期和破坏期3阶段变形规律;模型参数均随温度的升高而降低,但与偏应力水平无关;较高温度和应力均是导致较大永久变形的主要因素。推导出的粘弹性力学模型可以较准确地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形规律,可以用于重复荷载下沥青混凝土永久变形的力学计算与分析。     

沥青混合料高温性能试验方法

基于局部加载的思想设计了一种新的试验方法(局部三轴试验)来正确模拟路面实际状态,并获得准确的沥青混合料永久变形计算参数。通过ABAQUS有限元计算出试件、压头和底座的合理尺寸;利用该试验方法和常规三轴试验对AC20和SMA13沥青混合料进行了重复荷载蠕变试验,基于不同试验结果回归的参数对车辙试验建模计算,并与实测车辙对比分析。结果发现,局部三轴和传统三轴试验结果的规律性一致,流动次数FN均随温度和应力的增大而减小,且沥青混合料在高温或重载下均表现出较大的变形速率。但与车辙试验实测车辙量及永久变形率相比,由传统三轴试验所得参数计算出的结果偏小,而局部三轴试验所得参数计算出的车辙量及永久变形率与实测值较为一致;且从试验设备要求、试件制备过程和试验操作等方面分析,局部三轴试验更加简单易行。     

半刚性基层沥青路面车辙特性分析

针对半刚性沥青路面的车辙特性,利用有限元软件ABAQUS模拟分析了连续变温温度场下不同路面结构车辙发展规律、沥青面层不同结构层的车辙比例及路面车辙与沥青层厚度的关系.结果表明:路面车辙的发展规律与沥青混合料永久变形规律相似,同样表现出3阶段特性,同样并不存在严格意义上的等速阶段,只是在荷载作用次数的某一范围内,车辙发展...     

基于APA的三种沥青混合料水稳性试验研究

采用马歇尔设计方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13 3种沥青混合料;用马歇尔击实成型了4%、7%、10%和13%4种空隙率的3种混合料试件,并用APA进行了浸水车辙试验;利用浸水车辙试验的动稳定度和8 000次永久变形指标分析了3种混合料不同空隙率下的水稳定性,并建立了空隙率与8 000次永久变形之间的回归方程。     

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波间歇荷载,进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验.以流动数为评价指标,研究混合料性质(级配组成、沥青用量和空隙率)、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响,对永久应变与荷我作用次数的关系进行非线性回归分析,提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型.结果表明:AC16流动数最高,AC13C次之,而AC20和AC13F流动数相对较小;沥青用量增加0.5%,流动数下降20%～30%;空隙率从4%增加到7%,流动数下降50%左右,应力水平越大,温度越高,流动数越小,而降低幅度也减小;在极端高温和重载下,不同沥青混合料的流动数较小,其变化幅度不大,不足以明显区分混合料的高温性能.     

聚合物改性沥青混合料抗永久变形性能研究

为探究聚合物改性沥青混合料的抗永久变形性能,本研究设置了普通沥青混合料对照组(CG)、SBS改性沥青混合料、SEBS改性沥青混合料和EVA改性沥青混合料。先通过目前国内常用的室内车辙试验对比了上述沥青混合料的高温稳定性能,再利用重复加载蠕变试验对上述沥青混合料在5℃、25℃和40℃下的抗永久变形性能进行了对比分析。高温车辙试验与25℃下的重复加载蠕变试验结果均表明,添加聚合物改性剂后,沥青混合料的抗永久变形性能均有较大提高;而5℃与40℃下的重复加载蠕变试验结果与车辙试验结果没有太大的相关性,试验结果所表现出来的沥青混合料抗永久变形的性能差异有待进一步研究;此外,SEBS相较于其他聚合物改性剂能更好地提升沥青混合料的抗永久变形性能。     

基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

基于连续加载试验的PAC排水路面车辙变形研究

为研究排水沥青路面车辙变形规律,通过室内连续加载试验,分析排水沥青路面混合料的车辙变形以及路面整体结构的车辙变形。同时采用有限元模拟沥青路面高温车辙变形情况,分析多孔沥青路面上、中和下面层车辙发展规律,并结合试验段,采用路面全厚度结构连续加载试验进行排水沥青路面整体结构车辙变形试验验证。     

沥青混合料中温车辙试验研究

利用改进的能够调整轮碾速度的车辙试验机,对AC20开展了30、45℃和60℃时不同轮压及轮碾速度下的车辙试验。试验结果表明,在45℃试验温度下,重载和低速的联合影响很容易使AC20的车辙指标值劣于60℃、标准轮压和标准轮碾速度条件下的结果;而在30℃试验温度下,即使有重载和低速的联合影响,AC20的车辙指标值仍然好于60℃、标准轮压和标准轮碾速度条件下的结果。分析结果说明寒冷地区沥青路面车辙的产生除因为沥青混合料高温稳定性不足外,还需要考虑中温时间段内重载和低速引起的变形。根据分析结果,建议寒冷地区沥青混合料车辙试验方法除需要将试验温度调整为45℃以外,同时还需要根据道路交通状况设定重载低速的试验条件。     

EC-120温拌改性沥青混合料路用性能及压实特性研究

通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、弯曲试验、疲劳试验研究EC-120温拌沥青混合料的路用性能,试验结果表明,EC-120温拌剂可提高混合料的高温稳定性和水稳定性,略微降低低温抗裂性和抗疲劳性能。采用旋转成型方法,研究EC-120温拌改性沥青混合料的压实特性,试验结果表明,掺加合理剂量的EC-120温拌改性剂后,可降低混合料成型温度20～25℃。     

基于车辙试验的空隙率效应模型的建立

采用常见的3种沥青混合料，旨在通过室内车辙试验，分析不同试件空隙率对车辙试验结果的影响程度，探讨了不同空隙率试件试验结果之间的内在联系。通过大量车辙试验，对比不同孔隙率试件车辙试验结果，发现孔隙率变化会对试验结果产生重大影响。同时，在室内车辙试验的基础上，对不同空隙率、不同轮载作用次数下车辙深度进行回归分析，建立了标准试验条件下，混合料车辙深度的空隙率效应模型（VEM）。分析表明，以7％作为基准空隙率可以得到与实际更为接近的预估车辙深度。该模型可预估不同空隙率混合料在不同轮载作用次数下的车辙深度，也可对不同空隙率试件在不同轮载作用次数下的车辙深度进行转化。     

SMA高温稳定性研究

为了研究沥青玛蹄脂碎石(SMA)高温稳定性的影响因素,以车辙试验结果为判据,对不同粗集料含量、粗集料级配、沥青种类、混合料密度、粉油比的SMA混合料进行了高温稳定性系统研究,对采用旋转试验机(GTM)优化设计的SMA的抗车辙性能作了全面对比,对AC和AK系列混合料也做了车辙性能对比。研究表明:粉油比、沥青性质对SMA抗车辙能力的影响比级配更显著;GTM设计的SMA较马歇尔方法具有更为优良的抗车辙性能;恰能形成骨架密实结构的SMA具有最优的高温稳定性;GTM设计的AK 16A较SMA更具优势。     

单轴贯入试验在沥青路面车辙病害检测中的应用

利用单轴贯入试验对不同尺寸的沥青混合料试件进行了抗剪强度检测。结果表明,随着试件尺寸减小,抗剪强度偏差增大;抗剪强度与路面车辙深度有较好的对应关系。对于直径100mm的Ac-20中面层芯样,单轴贯入试验能较好地区分其抗车辙能力水平,是一种快速简便的检测方法。     

高速公路沥青路面高温车辙的调查与试验分析

高速公路沥青路面的车辙是路面主要病害之一,通过对某一高速公路沥青路面的调查与室内试验分析,对车辙发生的规律和时间进行了分析与研究。调查分析结果表明,沥青路面不同层位的车辙贡献量也不同,不同表面层在相同荷载作用下的总车辙量基本相同,同时表面层的厚度变化也较小,说明沥青路面的车辙主要发生在中面层。室内试验表明,沥青路面的车辙与环境温度关系极大,尤其是在沥青的软化点附近,动稳定度和总变形量有明显的拐点。因此,在高温季节通过控制一定时间区段重车的通行是减少车辙的主要手段之一。     

不同抗车辙剂沥青混合料使用性能试验研究

结合衡桂高速公路骨架密实级配AC-20的使用情况,比较了添加不同抗车辙剂的沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性。发现三种抗车辙剂能显著提高沥青混合料的高温稳定性,同时能改善沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性。根据试验结果,抗车辙剂A路用性能最佳。     

混凝土桥面双层SMA铺装高温性能研究

当前水泥混凝土桥面铺装沥青层一般采用与路面相同的结构。根据国外应用情况,拟定不同组合方式的5种双层SMA结构,通过谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验以及车辙试验来检验每种类型混合料的抗高温变形性能。在此基础上,通过APA试验和车辙试验分析5种不同组合方式的双层SMA结构抗高温变形性能,结果显示：双层SMA结构整体抗变形能力更大程度上依赖于结构组合方式;上面层抗变形能力稍差的混合料与下面层抗变形能力较强的混合料组合的整体抗变形能力可能优于双层抗变形能力较强的混合料组合;故推荐混凝土桥面采用SMA13＋SMA9．5或SMA9．5＋SMA13铺装层结构组合。     

沥青混合料高温性能评价方法与技术标准探讨

为了对比分析高速公路修复工程中不同修复方案的抗车辙效果,采用不同的沥青混合料类型组成不同路面结构组合方案,在沥青混合料高温稳定性室内试验评价的基础上,铺筑试验路并进行跟踪观测。将各种类型沥青混合料室内车辙试验结果、试验路不同路面结构组合方案使用3年后的车辙深度检测结果与该试验路交通量组成进行对比分析发现:交通量和轴载是沥青混凝土路面使用过程中车辙深度的关键影响因素,我国的技术规范根据不同类型沥青混合料抗车辙能力确定技术要求的同时,更应根据交通量及轴载组成制定路面结构抗车辙能力的技术标准。