大空隙沥青混合料动态模量预测与方法研究

随着沥青混凝土路面力学-经验设计和分析方法的发展,路面材料参数的研究显得越来越重要.本研究利用MTS材料试验系统对ATPB- 25和ATPB- 30两种沥青混合料进行了动态模量试验测试.试验测试中,根据ATPB型沥青混合料所处的温度环境设定了不同的测试温度和加载频率.并根据动态模量测试的结果,生成了该型沥青混合料全时域...     

高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

沥青混合料室内外动态模量相关性研究

研究沥青混合料动态模量对设计体系由静态向动态转变有着重要意义.研究主要涉及沥青混合料室内外动态模量相关因素确定,以及两者间相关关系分析.研究中采用间接拉伸重复加载设备,量测了沥青混凝土路面芯样的动态模量,对数据进行了线性回归分析;使用落锤式弯沉仪(FWD)在取芯位置进行了弯沉量测,根据人工神经网络程序反算了路面各结构层模量;将芯样实测动态模量转换为"室内复合动态模量",并利用分段平均处理法对室内外沥青混合料动态模量数据进行了线性回归分析,使其相关系数达到0.7.     

高模量沥青混合料的试验研究

从高模量沥青混合料的材料组成及配合比设计出发,通过与基质沥青混合料和几种改性沥青混合料路用性能的对比,利用试验方法分析了高模量沥青混合料材料的高温稳定性、低温抗裂性以及不同温度和加载频率下的动态模量。试验表明,采用高模量沥青混合料在保证沥青混合料路面低温性能不降低的前提下可以有效提高沥青混凝土路面的高温稳定性;同时,根据对动态模量试验数据的分析,得出提高沥青混合料弹性模量可以有效减缓高速公路沥青混凝土路面车辙产生的结论。     

设ATPB的半刚性基层沥青混凝土路面结构分析及设计

设沥青稳定排水基层(ATPB)能将进入路面结构内的水分迅速排除到路面外,提高路面结构承载能力,同时可抑制半刚性基层沥青混凝土路面的反射裂缝,延长使用寿命.首先对沥青混凝土路面内部设计渗入量进行分析研究,建立ATPB混合料有效空隙率Vα最小值与沥青混凝土路面内部设计渗入率Iα(cm3/hcm2缝)、排水基层厚度h(cm)和路面纵坡Iz(%)的多元回归模型.其次对设ATPB的半刚性基层沥青混凝土路面进行力学分析,建立沥青下面层层底弯拉应力σx与排水基层模量E(Mpa)、厚度h(m)、与沥青混凝土面层之间接触参数α的多元回归模型,并提出设ATPB的半刚性基层沥青混凝土路面的设计指标.进而提出满足排水功能与结构强度的ATPB的厚度设计方法,并将其成功应用于盐通高速公路试验路ATPB的厚度设计.     

静、动抗压回弹模量的试验研究

为研究沥青混合料组成设计及静、动态试验方法等对回弹模量的影响规律,进一步完善沥青混合料设计参数,利用MTS-810进行单轴无侧限、顶面法的静、动抗压回弹模量及强度的室内试验。结果表明:沥青混合料强度与模量并无直接关系;混合料级配和沥青品质都会影响回弹模量取值,且相对而言沥青品质的影响较显著。通过研究试验过程中静、动载下材料的变形演化规律,结合开尔文力学模型及沥青混合料黏弹理论分析论证了静、动模量的局限性,表明混合料的黏滞性是影响静、动模量取值的重要因素,并导致所得模量偏小。最后,对静、动模量的线性关系进行研究并得到不同公称最大粒径混合料的静动模量转换方程,较现有方程更为准确。     

荷载作用下面层与LSM基层层间剪应力分析

采用有限元分析设计软件BISAR分析了大粒径沥青稳定碎石材料作为基层材料时,面层与大粒径沥青混合料(LSM)基层层间剪应力在荷载作用下的变化规律。结果说明用BISAR对路面结构进行仿真模拟是一种经济、可行的方法。     

旧沥青混凝土对水泥稳定再生混合料性能的影响

针对水泥稳定全深式路面就地再生基层技术应用过程的关键问题——旧沥青面层材料和半刚性基层材料如何合理地结合,采用力学试验方法,探讨了旧沥青混凝土掺量和老化程度对水泥稳定再生混合料性能的影响规律。试验结果表明:随着旧沥青混凝土掺量的增加,再生混合料的强度和模量逐渐降低,干缩性能提高;随着旧沥青混凝土老化程度的增加,再生混合料的强度和模量逐渐提高,干缩性能降低;当旧沥青混凝土老化程度较低时,掺量是影响再生混合料性能的主要因素。     

沥青混合料动静态模量及其相关性研究

本研究开展了六种沥青混合料的动、静态模量试验,以比较沥青胶结料类型、模量试验方法间的差异,试验结果表明:无论动静态试验模式下,沥青混合料表现明显的应力依赖性,模量随压应力增加而增加;动、静态模量与表现沥青混合料黏滞性的阻尼具有良好的负相关性; SBS沥青由于高分子材料的改性作用,其动、静态模量的变化趋势与普通沥青显著不同。     

空隙特征对沥青混合料低温抗裂性能的影响

沥青混合料是复合材料,其空隙大小及位置分布,闭合空隙和相通空隙等对其结构及性质有很大影响.通过对沥青混合料典型结构空隙特征在不同温度、不同沥青品种条件下的低温静态力学特性、静态劲度模量、动态劲度模量的研究表明:沥青混合料的级配类型不同,其混合集料的空隙率不同;沥青混合料低温性能差异明显.     

天然岩沥青改性沥青路面抗车辙性能分析

分析了天然岩石沥青改性剂的作用机理,通过车辙试验和动态蠕变试验研究了岩沥青改性沥青混凝土的高温性能,并采用有限元分析计算了岩沥青改性剂对沥青路面结构抗车辙性能的影响。研究结果表明:岩沥青改性剂可提高沥青混凝土的模量,使混合料的动稳定度值和蠕变模量得到大幅提高,明显改善了沥青混合料的高温性能;与普通沥青路面结构相比,岩沥青改性沥青路面结构的抗车辙变形能力可提高20%。     

高模量沥青混合料技术指标与技术要求研究

选择不同的高模量沥青混合料,进行力学试验与路用性能试验,分别测试不同条件下高模量沥青混合料的静态模量、动态模量、动稳定度、抗剪强度、低温破坏应变与水稳定性,确定高模量沥青混合料的技术指标与技术要求。     

排水抗裂沥青碎石混合料设计及动态模量参数研究

为了协调高速公路改扩建工程新旧路面结构模量差异及路面内部排水不畅等问题,基于"石-石接触"骨架嵌挤验证方法,设计了新型排水抗裂沥青碎石混合料,确定了3种公称最大粒径混合料的级配范围,提出了排水抗裂沥青碎石混合料成型方法、体积指标计算和大型马歇尔设计技术要求.通过不同空隙率试件AMPT动态模量试验研究,建立了排水抗裂沥青...     

高速公路高模量沥青路面设计研究

高模量沥青路面是长寿命沥青路面的形式之一,但目前国内应用规模较小,在结构与材料设计方面缺乏数据支撑。文中依托雄安新区津石高速公路永久路面试验路建设,采用法国路面结构计算软件ALIZE对半刚性基层与柔性基层高模量沥青路面结构进行计算分析,并全面评价高模量沥青混合料的路用及力学性能。结果表明,半刚性基层和柔性基层高模量沥青路面均适用于重载交通;低标号沥青高模量沥青混合料是一种适用于永久路面的高性能沥青混合料,其60℃动稳定度不低于5 000次/mm,-10℃低温弯曲破坏应变不低于2 000×10^-6,单轴压缩动态模量较目前常用类型沥青混合料提高60%以上。     

沥青混合料动态模量主曲线研究

沥青混合料是典型的粘弹性材料,其力学性质受温度和荷载作用频率的影响很大,基于时间-温度置换原理的沥青混合料的动态模量主曲线可以很好的描述这一行为,在路面结构设计和力学分析中具有重要作用。在介绍沥青混合料动态模量主曲线的原理的基础上,以2种类型的Superpave沥青混合料为例,详细叙述了利用时间—温度置换原理确定沥青混合料动态模量主曲线的步骤,并绘制了主曲线和时间—温度转化关系图用以描述沥青混合料的粘弹性。     

两种典型沥青混凝土路面结构沥青层饱水状态动力响应三维有限元分析

水和动态荷载耦合作用是沥青混凝土路面发生水损害的主要原因.首先基于多孔介质理论,假定路面结构中的沥青混凝土材料为完全饱水的多孔介质材料,对两种典型路面结构--半刚性沥青混凝土路面、具有柔性基层的半刚性沥青混凝土路面分别建立了三维有限元模型;而后对比分析了两种路面结构在动态荷载作用下的竖向应力、竖向应变、孔隙水压力的空间...     

SAC13沥青混合料动态模量梯形梁试验研究

选用70~#基质沥青和SBS改性沥青设计了两种SAC13沥青混合料,使用梯形梁试验方法进行了动态模量试验研究,考察了沥青材料和荷载水平对动态模量及相位角的影响。基于时温等效原理,计算了主曲线移位因子,绘制了动态模量和相位角主曲线,分析了沥青混合料的动态力学性能和黏弹性能;利用非线性数值回归得到了动态模量三维主曲面。结果表明:主曲线能够较为全面地反映沥青混合料的动力学性能,通过改善沥青材料性能可以提高沥青混合料的路用性能;在两点加载模式下,随着应变水平的增加,动态模量减小,相位角增大;应变水平对动态模量和相位角的影响并非恒定,在高温(低频)时,应变水平的影响更加显著;超载会显著加速路面损坏,不仅仅因为荷载超过了路面承载力,而且因为荷载水平的增加降低了路面结构本身的力学性能。     

基于不同结构类型的沥青混合料生产能效对比研究

在高速公路沥青混凝土路面结构中,以ATB、AC、SMA和排水性沥青混凝土路面结构(OGFC)最为常见.由于各混合料材料组成不同,拌和楼的生产能力也有很大的差别.结合多年的施工、管理经验,以日工NBD320型拌和楼为例,对不同结构类型的沥青混合料拌和能力进行了总结对比研究,供参考.     

透水沥青混合料动态设计参数试验研究

透水沥青混凝土相比于传统沥青混合料具有较大的空隙率和良好的透水性。通过动态模量试验对此类材料黏弹性力学特性进行了研究,并通过非线性拟合确定了其动态模量主曲线的回归参数。通过室内试验比对3种透水沥青混合料的动态模量与相位角在不同温度、不同加载频率下的变化情况,发现相同厚度、采用同一高黏沥青的情况下,空隙率对动态模量具有决定性影响,而相位角受空隙率影响不明显。研究对透水沥青混凝土的设计和工程应用具有一定的指导意义。     

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。