基于路面加速加载的沥青路面疲劳损伤预估模型标定方法

为提高工程应用中沥青路面疲劳损伤预估模型的可靠性，提出了一种结合小型试件试验与足尺路面加速加载试验的模型标定方法；基于路面疲劳损伤发展特征分析，提出采用非线性增量递归法的沥青路面累积疲劳损伤分析方法，适用于疲劳损伤预估模型由小尺寸试验向足尺试验条件的转移与外推；基于小尺寸试件试验疲劳寿命预估模型构建了足尺沥青混合料层疲劳损伤预估模型，利用疲劳寿命预估模型转移方程实现足尺路面加速加载条件下的疲劳损伤预估；为确定模型转移方程，提出了基于路面加速加载试验的疲劳损伤标定方程，推导了疲劳损伤预估模型待定系数标定方法；利用重型荷载模拟器实施了级配碎石组合式基层沥青路面足尺试验路段加速加载试验，结合路面钻芯试样动态模量与四点弯曲疲劳试验，标定和验证了沥青混合料层的疲劳损伤预估模型。研究结果表明：非线性增量递归法可考虑材料非线性、性能衰减和加载历史对结构层疲劳损伤累积的影响，符合实际路面疲劳损伤发展规律；利用标定确立的疲劳损伤预估模型可以预测试验路不同加载区间沥青混合料层的累积疲劳损伤，50%和90%的预测值相对实测结果的误差分别小于3.1%和20.0%,表明该预估模型具有一定可靠性；提出的模型标定方...     

基于修正Neuber方程的沥青路面裂缝形成疲劳寿命预估方法

为预估沥青路面裂缝形成疲劳寿命, 根据局部应力-应变理论, 通过直接拉伸疲劳试验, 建立了沥青混合料的真实应力-应变循环曲线, 运用Neuber方程将名义应力、应变转换为局部应力、应变, 对循环曲线和Neuber方程进行修正, 以符合平面应变问题。通过等应变疲劳试验, 建立了沥青混合料的疲劳寿命方程, 提出了沥青路面裂缝形成寿命预估方法。根据应变疲劳寿命曲线可合理计算沥青混合料疲劳损伤, 由累积损伤可求得沥青路面裂缝形成疲劳寿命。     

冻融循环条件下沥青混合料力学性能衰变规律研究

为缓解北方冰冻地区沥青路面冻融病害,以模拟冻融循环环境为基础,对采用不同油石比的AC-13C型沥青混合料在不同冻融循环次数下的力学性能的衰变规律进行了研究。     

纤维增强PAC路用性能对比研究

排水沥青路面因其在安全、舒适、环保等方面的显著优势,在我国的应用广泛。以木质素纤维和聚丙烯纤维两种外掺增强纤维透水沥青混合料(PAC)为研究对象,研究透水沥青混合料的路用性能。结果表明:两种纤维增强PAC路面的渗水系数均较高,外掺木质素纤维的排水沥青路面渗水性能更优;聚丙烯纤维沥青混合料与木质素纤维沥青混合料的低温抗裂提高幅度相当;聚丙烯纤维增强沥青混合料的浸水残留稳定度和冻融劈裂强度均优于木质素纤维增强沥青混合料,水稳定性更优;混合料的疲劳寿命均与纤维含量呈正相关,在相同掺量时,聚丙烯纤维增强混合料疲劳寿命明显高于木质素纤维增强混合料;木质素纤维在建设期具有一定的经济优势,鉴于聚丙烯纤维混合料整体性能较优,决策时仍需综合考虑项目经济条件和全寿命成本。     

沥青混合料有效温度的计算和应用

笔者从沥青路面的疲劳开裂和车辙两大病害出发，分析了温度对沥青混合料和沥青路面设计的影响，并以沥青混合料疲劳和车辙试验为基础，以陕西省的气候温度状况为例，按照损伤等效原则计算出陕西省典型地区的沥青路面疲劳和车辙有效温度，为沥青路面设计提供参考．     

基于劈裂蠕变的沥青混合料疲劳寿命预测

沥青路面的疲劳破坏是路面工程中最为常见的病害之一,而疲劳性能一直是沥青路面结构设计的重要技术参数指标之一．通过静载劈裂试验对沥青混合料的疲劳性能进行了研究,通过回归分析建立了劈裂蠕变破坏时间与劈裂疲劳破坏时间的对应关系．研究结果表明劈裂蠕变试验与劈裂疲劳试验具有很好的相关性,可以通过转换系数K将劈裂蠕变破坏时间转换为劈裂疲劳破坏时间,从而得到沥青混合料的疲劳寿命．     

沥青混合料有效温度的计算和应用

笔者从沥青路面的疲劳开裂和车辙两大病害出发,分析了温度对沥青混合料和沥青路面设计的影响,并以沥青混合料疲劳和车辙试验为基础,以陕西省的气候温度状况为例,按照损伤等效原则计算出陕西省典型地区的沥青路面疲劳和车辙有效温度,为沥青路面设计提供参考.     

沥青路面的抗疲劳性能

介绍了沥青混合料疲劳力学模型,说明了沥青混合料疲劳寿命的预估方法。     

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。     

沥青混合料常应力弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC-13、AC-20、ATB-25三种类型沥青混合料试件进行常应力三分点小梁弯曲疲劳试验,分析温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶结料,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;施加相同应力时,低温条件下沥青混合料的疲劳寿命较高温条件下高;而同一应力比时,高温条件下沥青混合料的疲劳寿命较低温条件下高;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

基于加速加载的沥青混合料车辙发展规律研究

为研究沥青混合料在实际运营条件下车辙变形特征，对AC-13和SMA-13沥青混合料在不同试验温度及加载次数下进行加速加载试验，分析沥青混合料车辙发展规律并提出车辙预估模型。结果表明：沥青混合料的车辙深度随着温度升高、加载次数增加而增大，在25℃、50℃条件下SMA-13的稳态变形速率分别为AC-13的75.6%、50.5%,SMA-13的抗变形能力要优于AC-13。基于加速加载试验提出的车辙预估模型综合考虑了试件厚度、试验温度和加载次数的影响，拟合精度良好，可以为沥青路面运营养护决策提供技术支撑。     

水性环氧树脂对乳化沥青混合料性能的影响研究

通过研究水性环氧树脂对乳化沥青混合料性能的改善效果,采用车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、疲劳试验进行评价。结果表明,水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的抗车辙性能是SBS改性热拌混合料的2.5倍,而水稳定性、低温性能、疲劳性能不及热拌沥青混合料,尤其疲劳次数是热拌沥青混合料疲劳次数的11%;水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的单价略高于SBS改性乳化沥青混合料,是热拌沥青混合料单价的一半。所以,水性环氧树脂改性乳化沥青混合料性能方面的提升有很大的价格空间。     

WTR/APAO复合改性沥青混合料性能研究

应用聚合物对沥青进行改性是提高沥青以及沥青混合料性能的有效方式之一。改性沥青的应用对沥青路面的使用性能、寿命周期内的服务水平以及抗病害性能等方面有较为显著的提升。应用WTR、APAO对沥青进行复合改性,并探究复合改性沥青混合料的性能。对70~#基质沥青、15%WTR单一改性沥青、12%WTR+4%APAO及15%WTR+4%APAO复合改性沥青共4种沥青制备的沥青混合料进行高、低温性能、水稳定性能及疲劳性能试验。研究结果表明:WTR/APAO对沥青混合料的高温性能、水稳性能及疲劳性能有较为显著的改善,但低温变形能力有所降低;15%WTR+4%APAO掺量的沥青混合料性能较优,适用于温热地区的高等级沥青道路。     

高性能沥青混合料路用性能的研究

通过试验研究，系统分析了高性能沥青混合料和密级配沥青硷的路用性能，包括马歇尔稳定度，水稳定性，抗冻融破坏性，低温抗裂性，高温稳定性，疲劳耐久性、摩擦系数和构造深度．结果表明：高性能沥青混合料具有较密级配沥青混合料更好的路用性能，可以改善沥青路面使用品质，延长使用寿命，具有较好的经济和社会效益，是一种性能优良的沥青混合料。     

冻融循环条件下沥青混合料性能研究

为对沥青混合料在冻融循环作用下其性能衰变规律进行研究,通过采集实测温度,设计冻融循环试验,对辽宁省公路沥青路面常见沥青混合料类型进行不同冻融循环次数下的劈裂试验、动态模量试验、疲劳试验和冻断试验,进而分析沥青混合料在冻融循环作用下不同性能的变化特点。     

荷载和变温综合作用下沥青路面非线性疲劳损伤研究

介绍了沥青路面的非线性特征以及描述材料疲劳寿命的不同数学模型,探讨了损伤与荷载和温度的关系。在收集气象资料、实测沥青层各深度范围内温度状态以及与最大拉应变相关性分析的基础上,提出以沥青层层底温度作为疲劳损伤分析的设计温度,并通过回归分析建立疲劳温度与气温和层厚的预估模型。最后通过基于Chaboche疲劳模型的ABAQUS有限元程序,对车辆荷载和变温综合状态以及仅车辆荷载状态下的沥青路面进行疲劳损伤比较分析,结果表明,考虑荷载和变温综合作用的疲劳损伤要远大于仅考虑荷载的情况,当超载一倍时,损伤程度更加严重。     

抗拉强度指标在沥青混合料设计中的应用

马歇尔沥青混合料设计方法考虑了稳定度等力学指标和体积指标,但是用稳定度作为力学指标对工程实际中出现的病害没有很好的针对性。如沥青路面的疲劳破坏,其与沥青混合料的抗拉强度存在很大的联系。通过用沥青混合料的抗拉强度代替稳定度进行下面层沥青混合料的设计,能在源头对沥青路面可能发生的疲劳破坏给予控制。     

根据柔性路面结构的功能要求选择沥青混合料的组成

通过对沥青路面的高温车辙、低温缩裂和疲劳寿命的计算分析，得出了沥青路面三分层各自的主要功能，提出按照各屡所承担的主要功能选择合适的沥青混合料。     

自融雪沥青混合料的融雪抗冻及路用性能评价

为对自融雪沥青混合料的融雪缓释和抗冻性能进行研究与评价，采用理论评价方法对掺量3%、5%、7%VPRSalt自融雪沥青路面进行研究。基于小雪等级建立模型，推算出降雪12 h后VPRSalt自融雪沥青路面氯化钠的析出量仅占原始蓄存量的0.57%、0.55%、0.50%，说明材料具备良好的缓释性能；同时，利用模型对抗冻温度和抗冻时间进行预估，在小雪情况下，沥青路面自融雪材料的掺量从3%上升至7%，其抗冻温度相对更低、抗冻时间更久，抗冻效果更好。对VPRSalt自融雪沥青混合料进行路用性能检测，随着VPRSalt掺量从3%上升至7%，自融雪沥青混合料的动稳定度、低温最大弯拉应变、冻融劈裂残留强度比、残留稳定度等性能逐渐下降，但仍符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）要求。     

基于PFC3D的低空隙率沥青混合料设计研究

为进一步提高沥青路面的抗病害能力,基于对沥青混合料配合比设计方法和PFC3D模拟的充分把握,提出了改进的配合比设计方法,通过高、低温性能,以及水稳性和疲劳寿命试验,对设计得到的MAC-13和普通AC-13混合料进行了比较分析。结果表明:MAC-13很好地保持了密级配沥青混合料的水稳性,高温性能得到很大程度的提高,低温和抗疲劳性能亦满足要求; PFC3D模拟对于沥青混合料设计具有很好的适用性,其设计得到的低空隙率沥青混合料性能较好。