沥青混合料动态模量研究进展

沥青混凝土的模量是沥青路面结构设计中重要的参数,在众多的模量中,动态模量(复合模量)|E*|由于更接近于路面工作状态而倍受关注。美国AASHTO《新建路面和再生路面2002设计指南》及NCHRP项目1-37A《沥青路面力学-经验设计方法指南》均将动态模量|E*|列为设计的基本输入参数之一。该文在查阅分析国外相关研究的基础上,介绍了动态模量的工程意义,及其与试验材料参数、试验环境等方面的研究进展,介绍了动态模量在简单性能试验(SPT)中的作用,最后提出了沥青混合料动态模量进一步研究的方向。     

沥青混合料动态模量预估方程的验证分析

动态模量是沥青路面性能评价过程中用来表征沥青混合料刚度的关键指标。用单轴压缩动态模量试验结果对不同体积特征沥青混合料动态模量的各种预测模型进行比较分析。结果表明:文中采用的所有预测模型与试验结果较为一致。Witczak′s方程模拟的动态模量比试验结果稍大,而改进的Hirsh模型一般低估了模量值。新Witczak′s方程在较低加载频率时呈现出相对较高的偏差,但是当加载频率较高时,它的预测结果较好。Hashin′s细观力学分析模型由于几何简化假设,其精确预测沥青混合料动态模量是有限的。     

离析对沥青路面结构力学响应的影响

将沥青混合料离析分为无、轻度和重度三种水平,根据不同程度离析混合料级配、沥青用量与空隙率等关键指标,计算不同季节不同离析程度的沥青混合料动态模量。根据动态模量,进行力学分析,计算得到不同程度离析发生在各个结构层时沥青路面结构响应,分析离析对沥青路面结构力学响应的影响。     

基于弯沉等效原理的沥青路面结构承载力评价研究

为了准确评价沥青路面的结构承载力,利用弯沉等效原理,将室内动态模量初始值转化为结构层的当量模量标准值;根据动态模量与劲度模量的相似变化规律,确定不同交通荷载等级、不同材料类型的模量衰减阈值;依托试验路中5种结构形式沥青路面的实测弯沉盆,反算得到路面结构层衰减值;将衰减值与标准值的比值与阈值比较,评价沥青路面结构承载力的强弱,评价结果与试验路的实际路用性能一致。     

沥青混合料本构关系对路面力学响应的影响

为了给沥青路面结构的分析和设计提供参考,利用三维有限元方法对典型沥青路面结构的力学响应进行了分析,分析中分别将沥青混合料当作粘弹性材料和以动态模量、抗压回弹模量表征其基本力学参数的弹性材料。分析了不同温度、行车速度及基层类型下路表弯沉、沥青面层底和半刚性基层底水平应力,并对结果进行了比较。结果表明:基于动态模量的分析和粘弹性分析结果比较接近,尤其是路表弯沉峰值和半刚性基层底水平应力峰值的平均相对误差在2%以内;而采用抗压回弹模量分析的结果则差别较大,尤其是沥青面层底拉应力峰值只有粘弹性分析结果的1/3左右;在弹性分析范畴内,应该用动态模量取代抗压回弹模量,以提高路面力学响应分析结果的精度并综合考虑温度、行车速度等因素的影响。     

沥青混合料动态模量及其变化规律研究

作为一种黏弹性材料,沥青混合料力学响应特征随环境的变化而变化。为了对沥青路面响应进行力学分析,需要对其变化规律进行研究。该文以AC-16沥青混合料的动态模量室内试验数据为基础,对沥青混合料动态模量随荷载频率及试验温度的变化规律进行研究,利用Sigmoidal模型及时温等效原理拟合得到AC-16沥青混合料的动态模量主曲线和位移因子,利用WLF方程得到位移因子随试验温度变化规律的数学模型,最后给出该种沥青混合料动态模量关于试验温度和荷载频率的变化规律,以更好地模拟沥青混合料在不同的温度下随汽车速度变化,其力学响应的变化规律。     

高模量沥青路面结构整体性能试验研究

通过实际路面结构取芯,采用动态模量与动态蠕变试验,针对高模量沥青路面结构整体性能开展研究,分析其黏弹特性与高温稳定性能.研究结果表明:高模量路面结构在低频区域模量显著高于三层AC结构,且高频区域模量基本与三层AC结构处于同一水平.此外,高模量路面结构流变次数指数显著低于三层AC路面结构,降低超过100％,表现出了更为优...     

沥青路面结构三向应力响应对比分析

以云罗高速公路长寿命试验路为依托,针对半刚性基层、刚性基层及组合式基层沥青路面的三向应力分布特性,以弹性层状体系理论为依据,以力学软件BISAR3.0为计算工具,对八种结构的三向应力进行了对比分析,研究面层厚度及各结构层模量变化对三向应力响应的影响。结果表明:提高面层模量和厚度、适当增加基层模量和土基模量可以优化沥青路面结构受力,但基层模量不宜增加太高。     

模量对柔性基层沥青路面力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件建立三维沥青路面模型,模拟柔性基层沥青路面在不同的结构层模量组合下的力学响应,研究结构层模量对柔性基层沥青路面的力学响应(应力、应变和位移)。结果表明:沥青路面结构层模量对柔性基层沥青路面力学响应有重要影响;对于柔性沥青路面,要确保下面层有足够的模量,并且选择合宜的柔性基层模量;在路面设计、施工中需要注重中、下面层与柔性基层的施工质量。     

ECA-10型沥青混合料动态性能研究

为了确定ECA-10型沥青混合料的动态性能,采用简单性能试验仪进行动态模量试验和动态蠕变试验,运用时温等效原理和修正Burgers模型分别构建了ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线和黏弹性力学模型。研究结果表明:相同温度和加载频率下,ECA-10型沥青混合料动态模量普遍较高,抗变形能力较强;依据Sigmoidal函数方程,建立了参考温度为20℃时ECA-10型沥青混合料的动态模量主曲线,线簇光滑连续,具有较高的拟合度。在相同荷载作用次数下,ECA-10型沥青混合料随着温度或偏应力的增大,其动态蠕变逐渐增大。建立了重复荷载作用下ECA-10型沥青混合料黏弹性力学模型,相关性系数在0.98以上,其拟合结果与实测结果吻合较好。