本文選題：瀝青混合料 + 疲勞壽命��； 參考：《揚(yáng)州大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：瀝青路面使用期間,受到車輛荷載的反復(fù)作用,結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力或應(yīng)變長(zhǎng)期處于交迭變化狀態(tài),致使瀝青混合料強(qiáng)度不斷衰減。當(dāng)荷載重復(fù)作用超過一定次數(shù)后,路面內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力超過其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低以后的抗力,導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。路面上作用的車輛荷載是一種隨機(jī)荷載,因此,車輛荷載在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力/應(yīng)變也具有隨機(jī)性。目前,國(guó)內(nèi)外研究者大多采用常幅荷載(應(yīng)力/應(yīng)變)下的疲勞試驗(yàn)。這并不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青路面在實(shí)際荷載作用下疲勞性能的模擬。因此,本文采用四點(diǎn)小梁彎曲疲勞試驗(yàn)方法,研究隨機(jī)變幅應(yīng)變下的瀝青混合料疲勞特性。首先,本文選用合理的路面荷載圖式和力學(xué)模型計(jì)算重載作用下路面結(jié)構(gòu)應(yīng)變響應(yīng)。運(yùn)用殼牌路面設(shè)計(jì)軟件BISAR3.0,分別計(jì)算倒裝結(jié)構(gòu)瀝青路面和半剛性基層瀝青路面的面層內(nèi)應(yīng)變。在道路深度方向和道路橫斷面方向,對(duì)比不同荷載條件下的應(yīng)變響應(yīng),確定瀝青面層結(jié)構(gòu)層內(nèi)應(yīng)變最不利位置點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)中提供的軸載譜進(jìn)行簡(jiǎn)化分析后,通過結(jié)構(gòu)計(jì)算將其轉(zhuǎn)換為倒裝面層結(jié)構(gòu)中最不利位置的應(yīng)變譜。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,得出該點(diǎn)處應(yīng)變譜符合高斯分布。其次,采用澳大利亞生產(chǎn)的UTS015疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)改性瀝青SMA13混合料進(jìn)行四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn),得到了5種常幅應(yīng)變水平下的疲勞壽命,建立了疲勞壽命方程。編制了3種符合高斯分布的隨機(jī)變幅疲勞應(yīng)變譜,實(shí)現(xiàn)了瀝青混合料在隨機(jī)變幅應(yīng)變下的彎曲疲勞試驗(yàn),確定了三種應(yīng)變譜作用下的疲勞壽命。最后,通過對(duì)現(xiàn)有壽命預(yù)估模型的分析比較,建立了隨機(jī)變幅應(yīng)變作用下瀝青混合料的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型。與常規(guī)的Miner定理預(yù)估模型相比,發(fā)現(xiàn)基于連續(xù)疲勞損傷理論的預(yù)估壽命能夠更好的預(yù)測(cè)隨機(jī)應(yīng)變譜下的瀝青混合料疲勞壽命,且模型預(yù)測(cè)結(jié)果與隨機(jī)變幅應(yīng)變疲勞試驗(yàn)結(jié)果誤差不大。該模型可運(yùn)用常幅應(yīng)疲勞變?cè)囼?yàn)獲得的疲勞方程,以及實(shí)際路面的荷載譜預(yù)測(cè)瀝青混合料疲勞壽命,具有較好的適用性。
[Abstract]:During the use of asphalt pavement, the internal stress or strain of the structure is in the state of overlap and change for a long time under the repeated action of the vehicle load, which causes the strength of the asphalt mixture to decline continuously. When the repeated loads exceed a certain number of times, the stress generated in the pavement exceeds the resistance of the structure after its strength is reduced, which leads to the fatigue failure of the pavement structure. The vehicle load acting on the pavement is a kind of random load, so the stress / strain produced by the vehicle load in the pavement structure layer is also random. At present, most researchers at home and abroad adopt fatigue tests under constant amplitude load (stress / strain). This can not fully simulate the fatigue performance of asphalt pavement under actual load. In this paper, the fatigue characteristics of asphalt mixture under random variable amplitude strain are studied by using four point trabecular bending fatigue test method. Firstly, a reasonable load schema and mechanical model are used to calculate the strain response of pavement structure under heavy load. Using Shell pavement design software BISAR3.0, the internal strain of asphalt pavement with inverted structure and semi-rigid base is calculated respectively. In the depth direction of the road and the cross-section direction of the road, the strain response under different load conditions is compared to determine the most unfavorable position of the strain in the asphalt pavement structure layer. After the simplified analysis of the axial load spectrum provided in the existing literature, the strain spectrum of the most unfavorable position in the inverted surface structure is converted into the strain spectrum by structural calculation. Through statistical analysis, it is concluded that the strain spectrum at this point accords with the Gao Si distribution. Secondly, the four-point bending fatigue test of modified asphalt SMA13 mixture was carried out by using the UTS015 fatigue testing machine made in Australia. The fatigue life of five kinds of constant amplitude strain levels was obtained, and the fatigue life equation was established. Three kinds of random variable amplitude fatigue strain spectrum according to Gao Si distribution are compiled. The bending fatigue test of asphalt mixture under random variable amplitude strain is realized, and the fatigue life of asphalt mixture under three kinds of strain spectrum is determined. Finally, through the analysis and comparison of the existing life prediction models, the fatigue life prediction model of asphalt mixture under random variable amplitude strain is established. Compared with the conventional Miner theorem prediction model, it is found that the prediction life of asphalt mixture based on continuous fatigue damage theory can better predict the fatigue life of asphalt mixture under random strain spectrum. And the model prediction results have little error with random variable amplitude strain fatigue test results. This model can be used to predict the fatigue life of asphalt mixture by the fatigue equation obtained from the constant amplitude fatigue test and the load spectrum of the actual pavement. It is suitable for predicting the fatigue life of asphalt mixture.
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414

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本文編號(hào)：1900118