【摘要】：瀝青混合料在高溫重載條件下,粘彈塑性表現(xiàn)得非常明顯,研究瀝青路面的永久變形很重要,可以對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和車(chē)轍預(yù)防措施上提供相應(yīng)的支撐與依據(jù)。利用有效的有限元模型研究瀝青路面車(chē)轍,可以分析車(chē)轍過(guò)程中層間各種應(yīng)力、應(yīng)變變化關(guān)系以及不同作用因素下瀝青路面層的力學(xué)性能,為實(shí)際路面狀況提供力學(xué)參考依據(jù)。論文首先在瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)基礎(chǔ)上,應(yīng)用ANSYS中彈塑性、粘彈性、粘彈塑性模型模擬對(duì)比驗(yàn)證瀝青混合料的車(chē)轍規(guī)律,發(fā)現(xiàn)Creep模型可以有效模擬瀝青混合料的車(chē)轍特征;其次與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析表明,Creep模型在表征全厚式瀝青路面車(chē)轍上也具有效性;最后研究不同因素影響下兩種不同瀝青路面車(chē)轍特征以及層內(nèi)力學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.應(yīng)用通用有限元軟件ANSYS中Creep模型,近似表征瀝青路面車(chē)轍的時(shí)間硬化特點(diǎn),在輪胎接地壓力呈矩形分布的條件下,采用以靜代動(dòng)的方法,將實(shí)際動(dòng)荷載等效換算成靜態(tài)荷載,按照試驗(yàn)規(guī)程所規(guī)定的荷載作用次數(shù),模擬室內(nèi)瀝青混合料的車(chē)轍形成過(guò)程,結(jié)果表明:荷載作用初期,模擬結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)車(chē)轍結(jié)果相差很大,車(chē)轍形成主要來(lái)源于混合料的壓密;但隨著荷載作用次數(shù)的不斷增加,這種差異逐漸減小,且兩種變形規(guī)律具有一致性。2.對(duì)全厚式瀝青路面同樣采用Creep模型,對(duì)比驗(yàn)證表明:Creep模型所表征的全厚式瀝青路面車(chē)轍變形規(guī)律與文獻(xiàn)中給出的規(guī)律具有一致性,模擬結(jié)果小于文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果,說(shuō)明Creep模型可以近似研究全厚式瀝青路面在高溫與重載條件下的永久變形特性。在全厚式瀝青路面應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D中可以發(fā)現(xiàn)豎向變形主要分布在面層中層區(qū)域,最大應(yīng)力出現(xiàn)在輪載作用輪隙中心處。3.通過(guò)模擬分析基質(zhì)瀝青路面和改性瀝青路面在不同溫度、不同荷載以及不同荷載作用次數(shù)情況下,兩種瀝青路面所表現(xiàn)的最大豎向變形、路表彎沉、輪載兩側(cè)隆起以及路面層內(nèi)四種應(yīng)力指標(biāo)變化規(guī)律:瀝青路面豎向位移隨著溫度、荷載作用次數(shù)以及荷載級(jí)的增加而增大,改性瀝青路面的抵抗豎向變形能力要優(yōu)于基質(zhì)瀝青路面;路表彎沉分布表明在輪載作用中心深度范圍內(nèi)的路表彎沉最大,逐漸向兩側(cè)減小;輪載作用兩側(cè)的隆起隨著荷載作用次數(shù)的增加而增大,同時(shí)荷載級(jí)的增大也會(huì)使得隆起增大,而且最大隆起處與輪隙中心水平距離也逐漸增大;高溫條件下,兩種瀝青路面在重復(fù)荷載作用以及荷載級(jí)不同條件下的四個(gè)應(yīng)力指標(biāo)規(guī)律變化一致,同時(shí)也表現(xiàn)出明顯的數(shù)值差別,改性瀝青路面比基質(zhì)瀝青路面更適應(yīng)高溫、重載條件影響;剪切應(yīng)變隨深度的增加先增加到最大峰值后逐漸減小;荷載級(jí)越大,剪切應(yīng)變分度深度越大,相較基質(zhì)瀝青路面,改性瀝青路面在受同樣荷載級(jí)作用時(shí)剪切應(yīng)變分布深度要小。
[Abstract]:Under the condition of high temperature and heavy load, the viscoelastic-plastic behavior of asphalt mixture is very obvious. It is very important to study the permanent deformation of asphalt pavement, which can provide the corresponding support and basis for the structural design of asphalt pavement and rutting prevention measures. By using the effective finite element model to study the rutting of asphalt pavement, we can analyze the relationship between stress and strain in the process of rutting and the mechanical properties of asphalt pavement under different action factors, and provide a mechanical reference for the actual pavement condition. Firstly, on the basis of indoor Marshall test, rutting test and creep test of asphalt mixture, the rutting law of asphalt mixture is verified by simulation and comparison of elastic-plastic and viscoelastic-plastic models in ANSYS. It is found that the Creep model can effectively simulate the rutting characteristics of asphalt mixture. Secondly, compared with the literature data, the Creep model is effective to characterize the rutting of full-thickness asphalt pavement. Finally, two different asphalt pavement rutting characteristics and in-layer mechanical properties are studied under the influence of different factors. The specific research contents are as follows: 1. The Creep model in ANSYS is used to approximate the time hardening characteristics of asphalt pavement ruts. Under the condition of rectangular distribution of tire earthing pressure, the actual dynamic load is equivalent to static load by static displacement method. The rutting process of indoor asphalt mixture is simulated according to the number of loads specified in the test rules. The results show that the result of simulation is very different from that of indoor test in the early stage of loading. Rutting mainly comes from the compaction of mixture. However, with the increasing of the number of loads, the difference decreases gradually, and the two kinds of deformation laws are consistent with each other. 2. The Creep model is also used for the full-thickness asphalt pavement. The comparison shows that the rutting deformation law of the full-thickness asphalt pavement represented by the Creep model is consistent with the law given in the literature, and the simulation results are smaller than the experimental results in the literature. It is shown that the Creep model can approximate study the permanent deformation characteristics of full-thickness asphalt pavement under high temperature and heavy load. In the full thickness asphalt pavement stress-strain cloud diagram, it can be found that the vertical deformation mainly distributes in the middle area of the surface layer, and the maximum stress occurs at the center of the wheel gap acting on the wheel load. The maximum vertical deformation and surface deflection of the two kinds of asphalt pavement under different temperatures, different loads and different loading times are simulated and analyzed. The variation rules of four stress indexes in both sides of the wheel load and the pavement layer are as follows: the vertical displacement of asphalt pavement increases with the increase of temperature, the number of loads and the load level. The resistance to vertical deformation of modified asphalt pavement is better than that of matrix asphalt pavement. The distribution of road surface deflection indicates that the deflection of the road surface is the largest in the depth range of the center of the wheel load and gradually decreases to the two sides. The uplift on both sides of the wheel load increases with the increase of the number of loads, at the same time, the increase of the load level also increases the uplift, and the horizontal distance between the maximum uplift and the center of the wheel gap increases gradually. Under the condition of high temperature, the changes of the four stress indexes of the two kinds of asphalt pavement under repeated loads and different load levels are the same, and at the same time, there are obvious numerical differences. The modified asphalt pavement is more suitable for high temperature than the base asphalt pavement. The influence of heavy load condition; The shear strain first increases to the maximum peak value and then decreases gradually with the increase of the depth; the larger the load level, the greater the shear strain indexing depth, and the smaller the shear strain distribution depth of the modified asphalt pavement is when it is subjected to the same load stage.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U416.217;U418.68

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本文編號(hào)：2296244