富水条件下沥青混凝土疲劳性能试验研究

根据厚沥青面层自身的受力特点,采用应力控制模式对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混凝土进行无水和富水条件下间接拉伸疲劳试验,得到不同应力水平作用下的疲劳试验结果,回归建立了应力-疲劳方程,并从疲劳寿命、疲劳方程特征参数、疲劳破坏形态等方面分析了水对沥青混凝土疲劳性能的影响.研究结果表明,在相同的应力水平作用下,富水沥青混凝土疲劳寿命仅约为无水沥青混凝土的24%～30%;沥青混凝土的应力水平与疲劳寿命在双对数坐标中呈现较好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;富水状态下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,充分证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土富水状态的合理性.     

沥青混凝土路面水破坏的疲劳损伤模型研究

结合路面取心实验,利用CT技术对沥青混凝土水破坏机理进行研究.实验表明:在无水状态的疲劳实验中沥青基质面积率略有增大,而在饱水状态沥青基质面积率减少;定义沥青混凝土中空隙增长为损伤变量,结合疲劳实验,得到不同应力水平下沥青混凝土的损伤演化方程和疲劳寿命方程,依此对某高速公路沥青混凝土路面进行水破坏分析,结果表明:该路面在无水状态下满足设计要求,但在饱水状态下,其疲劳寿命和强度将达不到设计要求.     

沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面承载力分析

为了防止公路的早期破坏,为长寿命路面结构研究提供理论依据与技术支持,应用有限元方法对沥青混凝土与连续配筋混凝土复合式路面进行了温度场与疲劳应力分析。分析结果表明:小于4cm的沥青混凝土面层主要用于改善路面使用性能;大于4cm的沥青混凝土面层可以有效改善路面的温度场,每增加2cm,可满足15%～20%的超载要求。可见该复合式路面能够承受重载和一定程度的超载而不发生疲劳破坏。     

水对沥青混合料疲劳寿命影响的试验研究

用冻融循环模拟沥青混合料的水损坏状态,采用劈裂疲劳试验分析对比了水对AC-25沥青混合料疲劳特性的影响。研究指标包括:破坏形式差异、疲劳寿命差异、疲劳参数差异以及级配。分析表明:经过1次冻融循环后的破坏劲度模量比未冻融时低约27%;在水损害状态下,沥青混合料的疲劳寿命较普通状态下大为缩短;且沥青混合料试样的疲劳寿命对应力水平更为敏感;沥青混凝土的抗疲劳性能从优到劣的集料级配排序为粗级配、细级配、级配中间值。     

沥青混合料疲劳性能影响因素的灰关联分析

荷载条件，环境条件以及沥青混合料本身性质都会影响沥青混合料的疲劳性能，研究了荷载间歇时间、加载频率，试验温度，空隙率，沥青针入度，沥青用量六因素对沥青混合料疲劳性能的影响程度。首先将影响因素适当组合，在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验；然后灰关联的分析方法，分析了各影响因素与沥青混合料疲劳寿命的关联程度；最后，讨论了各因素是如何影响沥青混合料的疲劳性能的，研究表明，各因素对沥青混料疲劳性能影响程度大小顺序为：荷载间歇时间→试验温度→沥青针入度→加载频率→混合料空隙率→沥青用量。     

试样厚度对沥青疲劳性能影响研究

采用动态剪切流变仪(DSR),在应力加载模式下对不同厚度的沥青试样进行时间扫描试验。采用N_(f50)、N_(p20)和N_(fm)三种疲劳评价指标对沥青的疲劳寿命进行评价和对比分析,比较不同试样厚度条件下沥青的疲劳寿命,为选择沥青疲劳破坏的评价指标提供依据。结果表明:当沥青试样厚度不同时,由不同的沥青疲劳评价指标所得到的疲劳寿命存在一致性排序,即N_(p20)N_(f50)N_(fm);其中N_(f50)对沥青疲劳性能随试样厚度变化的区分度最大,可以作为评价和分析沥青试样厚度对其疲劳性能的评价指标;当沥青试样厚度为500μm时,沥青的疲劳寿命最长。     

水泥混凝土桥梁沥青混凝土铺装层的疲劳性能

为了提高水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装的使用寿命,以复合梁试验评价不同的桥面沥青铺装结构的疲劳性能,采用有限元法分析荷载作用下复合梁试件具有与实际梁体一致的应力响应,并采用复合梁疲劳试验测试不同桥面沥青铺装层组合的疲劳寿命。由试验结果可知,复合梁破坏模式与桥梁铺装实际破坏形式一致,相同的铺装结构在加入防水粘结层后寿命可增长8倍,铺装材料加入纤维可使疲劳寿命增长20%以上;SMA和纤维加筋的AC组合是本次试验中的最优结构。     

环氧沥青混凝土抗疲劳层对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构的影响

开发了一种适用于道路工程的新型环氧沥青,基于拉伸试验、黏度试验和荧光显微技术评价了其抗拉强度、断裂伸长率、黏度随时间增长规律和微观固化机理;设计了AC-13C环氧沥青混凝土,评价了其路用性能和疲劳特性,分析了普通沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土与环氧沥青混凝土作为抗疲劳层材料对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构厚度与疲劳寿命的影响。试验结果表明:开发的环氧沥青抗拉强度为2.47 MPa,断裂伸长率为2.65,满足环氧沥青抗拉强度不小于1.5MPa、断裂伸长率不小于2的技术要求;环氧沥青黏度增长到1Pa·s的时间为54min,54min后,黏度迅速增大,因此,施工时环氧沥青混凝土的拌和、运输与摊铺总时间应控制在54min内;根据环氧沥青混凝土疲劳方程反推出当其疲劳寿命为10亿次时的疲劳应变极限为333με;相对于普通沥青混凝土和SBS改性沥青混凝土,环氧沥青混凝土抗疲劳层路面结构的疲劳寿命分别增大了2.92×10~5、4.39×10~3倍,沥青层厚度分别减小了18、10cm;环氧沥青的微观固化机理为环氧树脂与固化剂在沥青中逐渐从点到线、由线到网形成交联的三维网状结构。     

基于DSR Time-Sweep的沥青常应变疲劳演化规律分析

为了研究沥青疲劳特性在常应变模式下的演化规律,采用动态剪切流变仪(DSR),在应变控制模式下对70#基质沥青和SBS改性沥青进行连续加载疲劳试验,获得基于复数剪切模量(G~*)、耗散能变化率(DR)和累计耗散能比(DER)三种物理指标对应的疲劳曲线,并通过疲劳曲线分析沥青疲劳破坏过程。试验结果表明:70#基质沥青的疲劳曲线变化有规律,能较好的表征沥青疲劳破坏过程,确定沥青疲劳寿命;耗散能变化率无法用于表征SBS改性沥青疲劳破坏规律;在相同分析方法中,SBS改性沥青疲劳寿命优于70#基质沥青;随着应变增加,两种沥青疲劳寿命均下降。     

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．     

沥青品种对浇筑式沥青混凝土疲劳性能的影响

根据应变控制模式下的四点小梁弯曲疲劳试验方法,研究了3种不同改性沥青对浇筑式沥青混合料疲劳的影响。结果显示:不同的改性沥青对浇筑式沥青混合料的疲劳性能影响非常显著,SK70基质沥青与湖沥青复合改性的沥青和ZX-30改性沥青成型的浇筑式沥青混凝土具有优异的抗疲劳性能,不同改性沥青对浇筑式沥青混合料的粘弹性能影响较大,浇筑式沥青混合料的滞后角愈大则疲劳寿命愈好。     

考虑层间状态的沥青面层动应变疲劳数值分析

为确定沥青层疲劳寿命与层间接触状态、温度和轴载荷等因素之间的关系,运用ABAQUS有限元软件,建立了考虑层间状态的沥青路面结构数值计算模型,分析了这些因素对沥青层底动应变的影响规律;通过引入常用的沥青路面疲劳寿命模型,构建了适用于半刚性沥青路面的沥青层或超薄路面的沥青层在多因素作用下的疲劳方程一般表达式,确立了沥青层疲劳寿命与各影响因素间的作用关系及其最不利点位.研究结果表明:层间结合系数、温度、轴载荷均对沥青面层疲劳寿命具有明显影响,且分析点位不同,影响程度不同;加强层间粘结能显著提高沥青面层疲劳寿命,在最不利分析点位处,当层间结合系数由0.5增大到0.7时,疲劳寿命提高13.6倍.      

不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究

为了探究不同条件下橡胶沥青混合料的疲劳性能,选取AC-13和SMA-13两种级配,在不同条件下进行试验,研究了应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响,并分别研究了老化时间对AC-13混合料的疲劳寿命和纤维掺量对SMA-13混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定;老化使AC-13混合料的疲劳寿命降低,但前期老化对疲劳寿命影响程度不大,而后期老化使疲劳寿命大幅降低;各应力比下,随着纤维掺量的增多,SMA-13混合料的疲劳寿命都出现先增大后减小的趋势,当掺量为0.4%时疲劳寿命最大。     

环氧沥青混凝土复合铺装结构疲劳试验研究

水泥混凝土桥面铺装整体结构的疲劳特性是决定铺装层使用寿命的关键.通过对双层沥青铺装层结构的复合梁以及"水泥混凝土板+双层沥青混合料铺装"三层复合结构的疲劳试验,对水泥混凝土桥面铺装层复合结构的疲劳性能进行了研究,同时考虑了层间防水粘结层的影响.结果表明当微应变为700×10-6时,"环氧沥青混凝土+SMA"结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的1.4倍;"水泥混凝土板+环氧沥青混凝土+SMA"三层复合结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的2.1倍.结论表明"环氧沥青+SMA"复合铺装结构适宜于水泥混凝土桥面铺装.     

基于耗散能法的富油沥青下面层疲劳性能试验研究

为了研究高等级公路沥青路面下面层的油石比含量对疲劳性能的影响规律,通过四点弯曲加载试验进行了试验研究,然后基于耗散能法对试验数据进行分析,最终得出:沥青混合料的疲劳寿命与达到疲劳破坏时的累积耗散能具有良好的对数线性关系,二者之间可以建立稳固的关系模型,该关系模型的参数修正与沥青含量无关;给出了常规下面层结构AC-20最大疲劳寿命对应的最佳沥青用量范围,该沥青含量比马歇尔稳定度所确定的最佳沥青用量稍大。     

基于神经网络理论的沥青混合料疲劳性能的预测模型

荷载条件、环境条件以及沥青混合料性质都会影响沥青混合料的疲劳性能。而疲劳试验所得出的疲劳方程不能反映众多因素对沥青混合料疲劳性能的影响。本文将荷载间歇时间、加载频率、试验温度、沥青混合料空隙率、沥青软化点、沥青用量等6个影响因素适当组合,在MTS材料试验系统上进行了不同条件下的应力控制的疲劳试验;然后,运用遗传算法和神经网络理论来考虑各因素对沥青混合料疲劳性能的影响,得出一种较为完善的沥青混合料疲劳性能的预测模型。研究表明,这种方法是科学和可行的,所得出的预测模型的精度较高。     

改性沥青疲劳破坏判定指标适用性

采用Malvern动态剪切流变仪, 在应力/应变2种荷载控制模式下对90#基质沥青、SBS改性沥青、岩沥青改性沥青、胶粉改性沥青、岩沥青/SBS复合改性沥青和岩沥青/胶粉复合改性沥青(RA/CRCMA)进行了时间扫描疲劳试验; 采用5种疲劳失效定义方式确定了改性沥青疲劳寿命; 使用统计学分析方法评价了改性沥青疲劳破坏判定指标的适用性; 采用推荐指标对比分析了改性沥青的疲劳性能。研究结果表明: 基于归一化动态模量确定的指标独立于荷载控制模式和沥青种类; 基于相位角和累积耗散能比确定的指标显著依赖于改性沥青种类和荷载控制模式, 且不具备普适性; 基于耗散能变化率确定的指标仅适用于应力控制模式的疲劳寿命判断; 基于简化耗散能变化率确定的指标受沥青种类影响较小, 对本研究所有试验沥青均具有较好的疲劳寿命评价效果; 归一化动态模量和简化耗散能变化率确定的指标在应力/应变控制模式下的相关系数高达0.94, 平均绝对误差低于20%, 展现出了较好的相关性及等效的疲劳寿命排序结果, 由于其计算简单, 定义明确, 因此, 推荐其作为时间扫描疲劳试验中检测沥青疲劳失效的判定标准; 采用推荐指标对本研究试验沥青的疲劳寿命排序可知, 添加18%胶粉和5%岩沥青的RA/CRCMA在应力/应变2种控制模式下均展现出较优的抗疲劳性能。      

玄武岩纤维增强沥青胶浆及沥青混合料抗疲劳性能研究

沥青路面通车使用后,会受到车辆荷载和温度的反复作用,当达到一定程度后,就会产生疲劳开裂。为了分析不同玄武岩纤维掺量对沥青混凝土抗疲劳性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量的沥青胶浆进行了动态剪切流变试验和DSR时间扫描试验,对不同纤维掺量的沥青混合料进行了弯曲疲劳试验。结果表明：玄武岩纤维能增强沥青胶浆及沥青混合料的抗疲劳性能,并随着纤维掺量的增大而增强,但受拌合分散性影响,存在最佳掺量,沥青混合料应变水平与疲劳寿命呈良好的双对数线性关系。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的疲劳损伤分析

结合107国道河南省郑州至许昌段旧水泥混凝土路面所铺筑的沥青混凝土加铺层试验路情况,根据现场检测和室内试验数据,采用疲劳损伤力学方法对沥青混凝土加铺层处治机理及效果进行比较分析,探讨地基支承、接缝传荷、加铺层厚度、加筋等因素对沥青混凝土加铺层疲劳损伤寿命的影响,有利于在施工中采取有效措施延长旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的寿命.     

沥青混凝土疲劳性能影响因素的灰关联分析

本文从混合料角度分析了影响沥青混凝土抗疲劳性能的因素，并对不同因素条件下沥青混凝土室内疲劳试验结果进行灰关联分析，研究不同影响因素对沥青混凝土疲劳性能影响的显著程度，为沥青混凝土疲劳设计提供参考。