沥青混合料抗拉性能试验研究及力学特性分析

沥青混合料的抗拉性能是表征其低温与疲劳性能的重要指标。本文针对半圆弯曲试验(SCB)与劈裂试验(IDT)建立三维非线性有限元模型,对两种试验方法的受力特点与破坏模式进行数值模拟,并利用室内试验进行验证。结果表明:两试验中试件的力学响应规律明显不同;半圆弯曲试验试件主要承受拉应力,劈裂试验试件内出现压缩、拉伸、剪切多种受力模式交织现象;非轴对称受力时,劈裂试件的应力响应更为复杂,不能充分体现间接拉伸的目的。相比较而言,半圆弯曲试验更能模拟沥青混凝土路面的层底受拉状况。     

沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用有限元软件ABAQUS,采用合适的材料模型建立有限元模型,模型网格按不同密度进行划分,对沥青混合料劈裂试验进行二维与三维数值模拟对比研究。通过研究,对劈裂试验中沥青混合料试件内的应力、应变分布及变形特性和变化规律有了深入的认识,并据此得出沥青混合料的强度参数。结果表明,有限元模拟中,网格划分密度、划分形式对模拟结果有较大影响;对于不同的沥青混合料,其劈裂试验模拟应以相应材料的单轴抗压试验结果为材料特性进行定义;经三维模拟及理论对比验证,简化二维模型在一定条件下是可行的。对沥青混合料性能试验进行数值模拟研究,是一种形象直观、快速高效的研究手段,对沥青混合料研究水平的提高有一定意义。     

环氧树脂沥青混合料粘弹行为的力学模型分析

通过弯曲蠕变试验,分析了环氧树脂沥青混合料不同温度下的蠕变特征。根据蠕变力学模型,采用3单元、4单元、2阶广义Kelvin模型、3阶广义Kelvin模型以及修正的2阶广义Kelvin模型分别对不同温度的蠕变行为进行了拟合。结果表明,环氧树脂沥青混合料各温度的蠕变变形开始发展很快,然后逐渐变慢,最后达到了平衡。采用修正的2阶广义Kelvin模型可以较为精确地表述材料不同温度的蠕变行为;通过不同温度下修正的2阶广义Kelvin模型的参数解析,可以得到材料的弹性模型随着温度变化趋势呈S形。研究成果可以为材料热粘弹性能的进一步研究提供依据。     

表面层三种沥青混合料水稳性试验分析研究

采用马歇尔与Superpave相结合的方法设计了SMA-13、SAC-13和AC-13三种沥青混合料。对4%、7%、10%和13%的空隙率成型3种混合料试件,进行冻融劈裂试验,并对SAC-13进行了短期老化和长期老化后的冻融劈裂试验。通过分析比较得出,空隙率为4%时,3种混合料的水稳性好坏顺序为:SMA-13>SAC-13>AC-13。对SAC-13沥青混合料,TSR随老化时间增加而增大;普通状态时,空隙率VV增大,TSR减小;老化后,空隙率VV增大,TSR却增大。     

含层间界面的沥青混合料复合小梁弯曲疲劳试验

为探讨层间界面条件对沥青路面疲劳寿命的影响,完善路面疲劳模型,采用小梁弯曲疲劳试验方法,测定不同粘层油用量、不同温度、不同加载等试验条件下复合小梁试件的疲劳寿命.研究结果表明:(1)由于层间界面的存在,导致沥青路面结构整体性减弱,疲劳寿命减小;(2)随着粘层油用量的增加,疲劳寿命呈现先增加后减小的变化规律,并且粘层油用...     

沥青混合料四点弯曲疲劳试验方法及夹具改进

综合介绍了沥青混合料四点弯曲小梁试件疲劳试验方法.在开展了近千次沥青混合料四点弯曲疲劳试验的基础上,分析评价了夹具的设计、疲劳试件的制备、疲劳试验的控制等环节中可能存在的影响沥青混合料四点弯曲疲劳试验结果的因素.并提出了保证和提高四点弯曲疲劳试验结果精确性的操作方法与相关建议.     

三种沥青混合料四点弯曲疲劳试验机的对比

采用ASTME1301-95标准,对amesCox＆Sons、COOPERSD IPC沥青混合料疲劳试验机进行了对比研究。沥青混合料初始弯曲劲度模量、疲劳寿命的试验结果及疲劳寿命的回归方程结果表明,上述三种四点弯曲疲劳试验机的试验结果具有较好的一致性：同时指出了应重视沥青混合料疲劳小梁试件的制作工艺与质量对疲劳试验结果的影响。     

沥青混合料蠕变试验的数值模拟研究

对ACIO型沥青混合料圆柱型试件进行5级单轴静载蠕变试验,提取反映沥青混合料粘弹性的Burgers模型参数。结合此参数展开对沥青混合料的粘弹性分析,将提取的Burgers模型参数导入FLAC3d典型蠕变模型中,进而模拟蠕变试验进程。结果显示,FLAC3d能够较好地模拟蠕变试验。     

基于离散元模拟细集料对沥青混合料劈裂试验影响

以AC13为例,采用颗粒流PFC2D软件,建立基于混合料二维数字截面的劈裂试验离散元模型,模拟细集料对沥青混合料劈裂试验的影响。研究表明,细集料影响沥青混合料低温劈裂试验强度和破坏应变;2.36 mm档集料可作为沥青混合料AC13集料级配中粗细集料的分界点,即粒径≥2.36 mm的集料为粗集料,小于2.36 mm的集料为细集料。     

沥青混合料水破坏试验方法评价及改进设想

在回顾沥青混合料水破坏试验方法的基础上,分析了目前试验及评价方法的缺陷,进而提出对沥青混合料水破坏试验方法进行改进的设想。     

沥青混合料强度试验方法及破坏准则研究评述

复杂应力状态下沥青混合料强度特性研究,是一个重要且困难的问题,关键是选择合适的强度试验方法。基于此,该文对常用的沥青混合料强度试验方法进行了分析和评述,认为有必要创新三轴试验设备,开展复杂应力状态下沥青混合料破坏准则研究。     

基于颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验模拟分析

为了从细观角度深入分析沥青混合料断裂机理,运用离散元方法实现了沥青混合料小梁试件的虚拟断裂试验。借助数字图像技术获取了1．18mm粒径以上的沥青混合料细观结构,基于颗粒流程序构建了包含集料、沥青砂浆、空隙在内的离散元模型,通过虚拟试验,对小梁的断裂过程进行了分析。研究结果表明：虚拟试验与室内试验的结果曲线相似度较高,模型中应力分布范围和趋势与室内试验的常规认识相符,第一条裂纹出现在集料与砂浆界面,低温条件下集料会被裂纹贯穿,一定程度上也阻碍了裂纹的继续发展。     

布敦岩沥青(BRA)改性沥青混合料性能试验及应用

以马歇尔方法对布敦岩改性沥青混合料进行配合比设计为基础,将SBS改性沥青与同级配下的普通沥青混合料进行比较,通过实体工程应用阐述其施工工艺。经室内试验及实际应用可以看出,布敦岩沥青混合料是一种很好的改性材料,具有生产工艺简单、性能优良等特性。     

基于动水压力模拟试验的沥青混合料水损坏力学机理

针对目前沥青混合料受动水压力影响机理和动水压力模拟研究存在的不足,在设计以气压方式激发动水压力试验装置的基础上,对沥青混合料在60℃高温、定向动水冲刷模式下的沥青膜剥落规律进行试验研究。结果表明:沥青混合料在定向动水压力作用下,沥青胶浆粘度降低,对集料的粘结力降低,导致试件剪切破坏;沥青层底部存水导致受动水压力作用时间变长,在车轮荷载的补充压实作用下可能发生沥青向上迁移的现象。     

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...     

三种级配高模量沥青混合料技术性能试验分析

高模量沥青混合料具有较高的动态模量和高温稳定性能,在同等交通条件下,能减薄路面厚度,适用于路面标高受限制路段,如：位于上跨桥下的路段;适用于对高温稳定性能有较高要求路段,如：长上坡路段。按中、法2种标准,试验分析EME20、AC20和Sup20等3种级配高模量沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、动态模量、疲劳性能,供同行设计、施工高模量沥青混合料时参考。     

基于ANSYS的带切口沥青混合料试件半圆弯曲试验参数分析

采用带切口的试件进行半圆弯曲试验(SCB),可以更好地评价存在反射裂缝的沥青混凝土路面的抗裂性能。为了明确试件厚度、切口宽度、切口深度、支座间距等试验参数对带切口SCB试件力学响应的影响,采用ANSYS建立三维有限元模型对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:试件厚度选择50mm,切口宽度选择1.5mm较为合适;切口深度需要选择15mm、20mm、25mm等3个切口深度值再进行试验验证;支座间距为试件直径的0.8倍时,切口底部拉应力最敏感。     

基于离散元方法的沥青混合料三轴剪切试验模拟研究

为了从沥青混合不连续特征的角度更好地评价和预估其抗车辙能力,采用离散元方法建立沥青混合料细观结构模型,并进行沥青混合料三维离散元虚拟三轴剪切试验。将模拟结果与宏观试验结果进行比较,分析模型参数与试验参数之间的关系。最后将二维虚拟试验结果和三维虚拟试验结果进行对比。结果表明:三维离散元模拟结果与试验室试验结果具有较好的相关性,且规律一致,验证了模型的正确性,可基于此模型建立评价和预估沥青混合料抗车辙能力的虚拟试验方法;三维离散元模型由于更多地考虑了材料的嵌挤作用,比二维离散元模型精度更高。     

沥青混凝土路面辙槽破坏分析及车辙试验改进

从沥青混凝土的物理力学性能以及面层厚度和结构类型等方面,阐述了沥青混凝土路面辙槽破坏的影响因素及减小辙槽破坏的措施,并对我国车辙试验仪器和试验方法存在的不足提出了几点改进意见。