AC-16沥青混合料抗裂性能评价

基于缓裂沥青混合料（CAM）的设计理论,设计了两组不同级配的混合料。为评价沥青混合料的抗裂性能,通过分析路面裂缝类型,设计了一种预切口小梁的弯曲疲劳试验,采用低温小梁弯曲试验验证了此试验方法。结果表明,两种试验方法所得结论相同,且预切口小梁的弯曲疲劳试验中不同级配的混合料结果差异显著。通过对破坏应变、破坏强度、弯曲应变能临界值和弯曲疲劳次数这4种评价指标的比较分析,从中找出最佳的评价指标。     

基于拉压模量同步测试的岩沥青改性沥青混合料疲劳损伤特性

为了揭示岩沥青作为改性剂对沥青混合料疲劳性能的影响,利用MTS材料试验系统对岩沥青改性沥青混合料进行了四点弯曲疲劳试验,并对比了其与SBS改性沥青混合料的疲劳性能,分析了岩沥青对基质沥青混合疲劳性能的改善效果;定义模量衰减为损伤变量,基于四点弯曲拉、压弯模量同步测试法同时得到沥青混合料拉、压和弯曲回弹模量,建立了沥青混合料不同模量衰变方程。研究结果表明:岩沥青加入基质沥青混合料能显著改善其疲劳性能,与SBS改性沥青混合料疲劳性能相当;从拉、压、弯模量衰减斜率绝对值大小来看,拉伸模量斜率最大,其次是弯拉模量,压缩模量斜率最小;临界破坏时拉伸模量的衰减比大于压缩模量的衰减比,即试件发生开裂破坏并非是压缩模量的衰减所导致,而是由拉伸模量衰减过快引起的,导致中性面以下受拉区域损伤累积加剧,最先发生开裂,为试件的破坏源;在弯拉疲劳应力状态下,沥青混合料的拉、压模量衰变规律具有较大的差异性,拉伸模量衰变速率大于压缩模量衰变速率,因此在受拉区将产生较大的损伤,说明了模量衰变曲线稳定阶段拉伸模量衰减速率的过快及衰减末期压缩模量破坏点的滞后性,同时也间接反映出拉伸模量衰变速率的快慢是决定沥青混合料疲劳性能是否优越的关键因素。     

泡沫温拌-橡胶沥青混合料力学性能与疲劳性能研究

为了研究泡沫温拌沥青技术对橡胶沥青混合料力学性能与疲劳性能的影响,分别对泡沫温拌和热拌橡胶沥青混合料进行动态模量试验和四点弯曲疲劳试验。动态模量试验结果表明,不同温度及加载频率下泡沫温拌橡胶沥青混合料动态模量相较于热拌橡胶沥青混合料平均降低了11%。通过主曲线构建,预测得到在0℃以下的低温范围内泡沫温拌橡胶沥青混合料的动态模量小于热拌混合料;在55℃以上的高温范围,泡沫温拌和热拌橡胶沥青混合料动态模量基本相同。四点弯曲疲劳试验结果表明,泡沫温拌橡胶沥青混合料的疲劳寿命远高于热拌混合料;同时,循环加载41万次后泡沫温拌橡胶沥青混合料的累积耗散能Wɑ为(29.2±4.2)kJ/m³,低于热拌的(34.1±2.8)kJ/m³,说明泡沫温拌橡胶沥青混合料具有更优异的抗疲劳性能。     

一种新的沥青混合料疲劳性能评价方法

根据Lemaitre应变等效假设,定义沥青混合料疲劳损伤参量,并在分析沥青混合料疲劳损伤过程的基础上,定义新的疲劳破坏标准。然后通过三分点小梁弯曲疲劳试验建立基于损伤理论的沥青混合料疲劳性能评价方法。重合性检验表明,该损伤疲劳模型与荷载控制模式无关,从而可以更合理的评价混合料疲劳性能。     

AC-13温拌沥青混合料的路用性能研究

为了评价温拌沥青混合料的水稳定性和疲劳性能,以热拌沥青混合料的配合比设计方法,掺加Sasobit降粘剂制备了AC-13温拌沥青混合料,进行了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁疲劳试验和低温弯曲试验,测定了温拌沥青混合料的残留稳定度、残留强度比、疲劳次数和低温性能。结果表明:掺加3%Sasobit时,温拌沥青混合料的残留稳定度和残留强度比达到最大值,分别为91.2%、87.5%,疲劳次数与基质沥青相比,增加了16.4%,说明掺加Sasobit后,提高了温拌沥青混合料的路用性能,由低温弯曲试验确定Sasobit的掺量不宜大于3%。     

盐—冻融循环作用下废旧轮胎橡胶粉改性沥青混合料性能研究

该文采用三轴蠕变试验和低温小梁弯曲试验,以蠕变速率、5 000次循环对应的应变、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、应变能密度等指标对盐冻循环条件下热拌、温拌沥青混合料的高、低温性能进行了研究。结果表明:沥青混合料在经历盐冻融循环后,蠕变速率和5 000次循环对应的应变都增大,高温性能下降,且冻融循环次数相较于盐溶液浓度对沥青混合料高温性能影响更大;抗弯拉强度、最大弯拉应变、应变能密度显著降低,弯曲劲度模量增大,低温性能降低,且盐冻融循环作用的初期,各指标衰变程度较大;盐溶液浓度在10%附近时,对沥青混合料的高、低温性能影响最大;温拌沥青混合料的高、低温性能都优于热拌沥青混合料。     

多级等幅荷载下沥青路面疲劳破坏研究

采用四点弯曲疲劳试验对沥青混合料的疲劳寿命进行了分析,并基于传统MINE疲劳损伤累积模型在多级等幅荷载沥下沥青混合料的疲劳损伤预测的弊端,结合非线性损伤模式提出了新型的沥青混合料疲劳预测模型。通过研究表明:多级荷载作用下,沥青混合料的耗散能、混合料的劲度模量及滞后角参数均表现出非线性变化趋势;由高应变水平向低应变水平转变时,沥青混合料劲度模量越易恢复;当多级荷载应变水平采用高—低,或由低—高—低的加载方式时,能有效提高沥青混合料的疲劳寿命,降低损伤进程。同时,根据多级荷载下沥青混合料的损伤变化呈一种非线性关系,建立的损伤累积模型能满足对沥青路面的疲劳损伤预测要求。     

粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响

为了揭示沥青混合料内部细观损伤对宏观性能的影响，基于DIC方法与四点弯曲疲劳试验，对不同粗集料接触状态的混合料细观损伤尺度效应进行研究。首先以颗粒堆积理论与粒子干涉理论为基础，提出可表征细观主骨架结构状态的颗粒接触主力链配位参数（n_pfc）计算方法。采用SAC设计方法，通过控制关键筛孔2.36~4.75 mm的分计筛余质量百分比，设计4组可反映不同粒径尺寸集料组合形式的SAC16级配（B60S00~B60S15），计算不同级配沥青混合料对应的npfc。其次，结合DIC方法与四点弯曲疲劳试验，分析疲劳荷载作用下沥青混合料小梁试件水平应变场演化特征，并提出混合料疲劳损伤因子定量分析方法。最后对不同粗集料接触参数的沥青混合料的细观损伤演化特征、疲劳损伤因子D_FD及表征宏观抗疲劳性能的K_m进行分析。研究结果表明：随着疲劳荷载作用次数的增加，4种不同n_pfc混合料的水平应变量逐渐增大，各D_FD也均显著增加；随着n_pfc的增大，D_FD明显减小，当n_pfc=7.73~9.55时，D_FD较小，混合料的疲劳细观尺度损伤叠加效应较小；同时，随着n_pfc增加，K_m呈先增大后略微减小的趋势；当n_pfc=7.73~9.55时，对应的宏观抗疲劳性能较好；因此，选取合理的n_pfc可优化沥青混合料内部主骨架细观结构状态，减少细观尺度损伤叠加效应影响，提高沥青混合料的宏观抗疲劳性能。     

沥青混合料的低频疲劳损伤效应分析

加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响较大,疲劳过程中的损伤随着疲劳次数的增加而逐渐增加;耗散能、塑性应变也随着疲劳次数的增加而逐渐增加;所以损伤、耗散能与塑性应变三者之间必然存在某种联系.文中根据低加载频率的疲劳试验来模拟材料的温度疲劳,运用耗散能相关理论分析沥青混合料的温度疲劳损伤,并进行损伤力学分析,说明了粘弹性材料疲劳的本质是荷载循环过程中耗散能的增加.     

PR.P高模量沥青混合料的动态模量及疲劳性能研究

针对硬质沥青、岩沥青、湖沥青、PR.P共4种高模量沥青与基质沥青和SBS改性沥青进行动态模量研究。沥青混合料动态模量随加载速度增加、试验温度降低而提高,PR.P改性沥青混合料20℃时的动态模量最低,随着温度的升高,动态模量的优势逐渐体现,达到60℃时PR.P的动态模量显著高于其他混合料。由于考虑常温下沥青混合料较易发生疲劳破坏,而PR.P改性沥青混合料常温下模量较低,利用四点弯曲疲劳,采用归一化劲度次数积最大值所对应的疲劳寿命进行分析,确定PR.P改性沥青混合料疲劳寿命具有一定优势。     

冷再生基层疲劳性能研究

通过冷再生混合料疲劳试验方法,对3种添加剂稳定的冷再生基层混合料进行了疲劳试验,总结了疲劳方程及疲劳曲线,对比分析了3种添加剂稳定的冷再生基层混合料疲劳试验结果,并从疲劳曲线特征及疲劳破坏特征两方面,同普通半刚性材料的疲劳性能进行了比较分析。结果表明,石灰粉煤灰稳定的再生混合料抗疲劳性能最好,其次是水泥粉煤灰,7%水泥稳定的再生混合料抗疲劳性能较差;再生混合料的疲劳特性与普通半刚性材料存在较大差异,在较低应力比下,其具有更为优越的疲劳性能,并且其疲劳寿命对应力比变化的敏感程度要低于普通半刚性材料。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。     

应力吸收层热再生混合料力学性能与路用性能试验研究

RAP中细集料的老化沥青含量大,再生利用价值高,将RAP应用于应力吸收层混合料,可最大资源化提升RAP再生利用价值,降低应力吸收层混合料建设成本。采用车辙试验、小梁弯曲试验、预切缝半圆弯拉试验、复合梁试件扭剪试验、拉拔试验、扭剪疲劳试验、Over Test评价热再生应力吸收层混合料的高低温性能、层间抗剪切性能、抗剪切疲劳性能和抗反射裂缝性能。结果表明：随着RAP掺配比例增大,热再生应力吸收层混合料的油石比降低、高温性能增强,但增大RAP掺量导致热再生应力吸收层混合料低温弯曲应变、断裂能、扭剪强度、拉拔强度、扭剪疲劳寿命和抗反射裂缝性能均降低。在50%RAP掺量下,热再生应力吸收层混合料的动稳定度3 604次/mm,低温弯曲应变4 890με,且Over Test(OT)加载达到了1 200周期,聚合物胶粉复合改性沥青热再生料应力吸收层混合料具有优异的高温韧性和低温延展性与抗反射裂缝性能。     

沥青混合料疲劳响应模型试验研究

首先总结分析了沥青混合料不同疲劳试验方法的特点、两种疲劳试验控制模式的适用范围,建议采用应力控制模式的间接拉伸疲劳试验方法。然后分析了不同试验因素的影响,选定了加载波型,确定了疲劳试验的应力比水平、频率及温度等试验参数的范围。采用旋转压实成型方法,对3种沥青混合料进行试件成型。分别考虑3种空隙率水平,应用均匀试验设计方法,进行了不同温度、频率、应力比水平下的间接拉伸疲劳试验,对试验结果进行了显著性分析,并应用多元线性回归方法,得到了适用于不同荷载条件下基于温度、频率、沥青饱和度、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型。与国外疲劳模型进行了对比分析,表明得到的疲劳模型具有较好的比对性,可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。     

季冻区路面混凝土界面区劣化行为及与强度相关性

为了揭示季冻区路面混凝土界面区在自然环境与车辆荷载耦合作用下的劣化机理,以及界面区劣化对路面耐久性的影响,通过室内设计普通交通环境和超载条件下的荷载-冻融-干湿循环三场耦合试验模拟路面水泥混凝土实际工作环境,并与普通交通条件下的疲劳荷载单因素试验及荷载-冻融双场耦合试验进行对比,以探求季冻区路面混凝土界面区劣化的主要影响因素;采用扫描电镜观测和X射线能谱分析分别测定在混凝土处于不同耦合作用阶段的界面区细观结构、钙硅比变化;采用静态弯拉强度试验测定三场耦合下各阶段的混凝土力学性能,并采用多元回归分析方法揭示路面混凝土界面区劣化行为与混凝土强度的相关性。结果表明：季冻区路面混凝土运营时,车辆荷载主要引起混凝土界面区沿原生微裂缝的局部损坏;冻融循环伴随干湿交替的环境作用促使裂缝在各方向蔓延形成大片缺陷,且该界面区劣化行为是物理-化学过程。主要表现为,路面混凝土的抗弯拉强度呈下降趋势;界面区大量裂缝交叉贯通,密实度显著降低,氢氧化钙结晶析出;超载情况下,疲劳寿命急剧缩短,且界面区内部微裂纹的宽度显著增大。混凝土疲劳破坏时,界面区临界损伤阈值为：界面区宽度为70 μm;密实度为50.96%~54.25%;微裂缝最大长度在24.48~26.04 μm之间;微裂缝最大宽度在11.73~15.72 μm之间。可利用多元线性回归方程描述混凝土强度与界面区结构缺陷之间的定量关系,各结构参数对强度影响程度从大到小依次为：密实度、裂纹宽度、裂纹长度。     

X 光机操作员视觉搜索作业疲劳模糊综合评价

调查 X 光机操作员的疲劳现状,了解其工作负荷强度,可为全面、客观、综合地评价 X 光机操作员的疲劳程度提供可靠依据.从人-机-环-管复杂系统出发,分析 X 光机操作员视觉搜索作业引发疲劳的过程.根据视觉搜索作业引发疲劳的特点,从视觉疲劳、心理疲劳和身体局部肌肉疲劳3个方面建立3个一级指标;设计19个二级评价指标,建立 X 光机操作员视觉搜索作业疲劳的二级模糊综合评价模型,对 X 光机操作员的疲劳进行综合评价.利用层次分析法确定一级、二级指标权重,并通过100份有效问卷获得模型中评判矩阵的信息.按照模糊分布的方法,二级指标评判结果是:视觉系统、精神系统和身体局部肌肉处于高度疲劳和重度疲劳状态的人员比例依次为54.9%,50.2%和49%;一级指标综合评价结果是:63%的 X 光机操作员处于高度疲劳或重度较疲劳的状态.按最大隶属度原则,一级指标的隶属度的最大值为0.44,该机场 X 光机操作员总体上处于高度疲劳的状态.      

横向异种类型混合桥面设计方法

在重车道采用疲劳性能较优但重量或造价较高的桥面形式，如超高性能混凝土（UHPC）华夫板、超高性能混凝土（UHPC）钢组合板等，在快车道采用传统正交异性钢桥面，组成混合桥面系统，可提升桥面结构疲劳寿命的同时降低结构的自重或造价，充分利用材料性能。针对横向由不同类型桥面组成的混合桥面，通过梁格模型参数分析得到了桥面板跨度、桥面板构造参数等对其各部分承担荷载比例和横向有效宽度的影响规律，并拟合分析数据得到了计算公式。基于此，提出了混合桥面的设计方法。     

温拌SBS改性沥青混合料低温与疲劳特性研究

为了研究温拌剂对SBS改性沥青混合料低温和疲劳特性的影响,采用SGC击实仪成型试件,测试温拌沥青混合料的空隙率与劈裂强度,确定拌和与击实温度,并利用低温小梁实验和四点弯曲疲劳试验测试沥青混合料的力学性能进行评价。研究结果显示:温拌剂掺入,降低了沥青混合料的成型温度.提高了SBS改性沥青混合料的压实性;温拌剂可以提高沥青混合料的破坏应变,使沥青混合料的柔性增加;养生可以提高温拌沥青混合料的低温性能;温拌沥青混合料(WMA)的疲劳寿命大于普通热拌沥青混合料(HMA),并且WMA的疲劳寿命对温度和应变的敏感性较低。     

对加速随机疲劳试验方法的研究

本文结合基于局部应力－应变法疲劳寿命估算提出一种在“相对”意义上对野外实测应变信号进行删“小量”（即对疲劳影响不大的小信号分量）处理，获得用于室内随机疲劳试验的浓缩信号的方法，其中以损伤滞回环为删除单元，以相对疲劳损伤比为删除的门槛值。     

沥青稳定基层混合料的矿料级配研究

本研究的目的是选定合理的沥青稳定基层混合料级配,并研究其力学性能和疲劳规律。首先,通过与国外沥青稳定基层常用级配及国内相关级配的比较,以及大量的马歇尔试验和强度试验,初选出沥青稳定碎石1号(公称粒径26.5 mm)和沥青稳定碎石2号(公称粒径31.5 mm)两种级配类型;然后,在M TS810材料试验系统上进行了应力控制的疲劳试验,研究其抗疲劳性能。试验表明,这两种级配的沥青稳定基层碎石混合料的力学性能和疲劳性能优良,能够用于修筑高等级公路的沥青稳定基层。