【摘要】：隨著高速公路的迅速發(fā)展,瀝青混合料作為高等級公路的主要路面材料得到了廣泛的應(yīng)用。越來越多的研究者開始分析研究瀝青路面的病害問題,如車轍、開裂、松散、坑洞等,而這些病害問題與瀝青混合料在靜載與動載下的力學(xué)響應(yīng)息息相關(guān)。因此研究瀝青混合料的本構(gòu)模型,分析靜載與動載下瀝青混合料的力學(xué)行為具有重要科學(xué)意義與應(yīng)用價值。本文首先制備出密級配細粒式AC-13瀝青混合料樣品,其中瀝青選取AH70#普通道路瀝青。以分形理論為基礎(chǔ),利用分維數(shù)作為級配的度量,根據(jù)馬歇爾實驗的穩(wěn)定度、空隙率、油石比確定了級配類型——C類中級配以及合適的油石比4.6%。為了研究瀝青混合料的靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能,采用MTS809試驗機和DTS-30瀝青材料多功能試驗機對瀝青混合料試樣進行恒載蠕變和應(yīng)力控制下的疲勞測試,分析非線性蠕變性能、動態(tài)黏彈性性能和疲勞損傷演化規(guī)律。主要工作與結(jié)論如下:(1)對瀝青混合料的蠕變數(shù)據(jù)進行分析,依其蠕變速率曲線,將蠕變過程分為衰減蠕變階段與穩(wěn)態(tài)蠕變階段,且應(yīng)力越高各階段的蠕變速率越大;同時,由等時應(yīng)力-應(yīng)變曲線可知,瀝青混合料的蠕變過程具有明顯的非線性特性。(2)基于黏彈性本構(gòu)理論,采用三參數(shù)固體模型、Burgers流體模型對蠕變試驗數(shù)據(jù)進行擬合分析,盡管Burgers模型的擬合結(jié)果優(yōu)于三參數(shù)固體模型,但是均不能很好地描述瀝青混合料的非線性蠕變過程�；趹�(yīng)變分解理論,在Burgers模型的基礎(chǔ)上,對材料的黏性系數(shù)進行修正,得到一種修正的黏彈塑性模型,該模型可以很好地再現(xiàn)蠕變過程的兩個階段。論文對修正的黏塑性系數(shù)的物理意義也進行了討論。(3)對瀝青混合料進行不同溫度下的頻率掃描測試,得到溫度對動態(tài)黏彈特性的影響,通過時間-溫度等效原理得到動態(tài)存儲模量主曲線,進而得到材料松弛模量的Prony級數(shù)表達式�；赟chapery偽變量理論,對瀝青混合料的循環(huán)應(yīng)力作用下的應(yīng)變響應(yīng)進行分析,發(fā)現(xiàn)其應(yīng)力-偽應(yīng)變曲線消除了應(yīng)力-應(yīng)變曲線的滯后特性。應(yīng)力-偽應(yīng)變呈線性關(guān)系,無損傷情況下,其偽剛度為1kPa,當(dāng)出現(xiàn)疲勞損傷時,偽剛度隨疲勞周次逐漸減小。通過偽剛度的變化定義出損傷,得到了損傷隨疲勞周次變化的損傷模型,該模型的損傷預(yù)測值與試驗結(jié)果吻合良好。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

由于車輛和城市人口的增加，我國的交通運輸量逐漸加大，這使得道路逡逑ＵＪ負擔(dān)日益增加，甚至有些公路超負荷運營，瀝青路面逐漸出現(xiàn)車轍、開裂、松散逡逑和坑洞等病害，如圖１．１。而根據(jù)道路等級的不同，瀝青路面的設(shè)計年限也不一樣逡逑，我國的設(shè)計年限一般為８到１５年。如果我們的使用時間超出了設(shè)計年限，或者在逡逑設(shè)計年限內(nèi)經(jīng)常超負荷的運營，就容易使路面產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，路面的工作狀逡逑態(tài)會逐漸變差，道路結(jié)構(gòu)會不斷惡化，這對車輛安全、高速、平穩(wěn)、舒適的運行會逡逑產(chǎn)生嚴重的影響。而這些病害的形成原因大致如下：（１）由于疲勞形成了分布裂紋逡逑、反射裂縫、局部裂縫等；（２）由于環(huán)境溫度而產(chǎn)生了凍融破壞；（３）水損傷，逡逑即由于裂縫導(dǎo)致水分滲入瀝青混合料中造成瀝青粘結(jié)劑的剝離與脫落。而且上述因逡逑素并不一定單獨發(fā)生，有時會產(chǎn)生相互之間的耦合，這使得研宄路面損傷機理變得逡逑更加困難。而要了解瀝青路面的損傷機理就必須建立瀝青混合料的本構(gòu)關(guān)系即應(yīng)力逡逑１逡逑

ｍｍ逡逑（ｃ）松散邋（ｄ）坑洞逡逑圖１．１瀝青路面的常見病害逡逑１．２研究現(xiàn)狀逡逑對瀝青混合料性能的研究在國外已經(jīng)有６０多年的歷史，早期的研宄均是以一逡逑些經(jīng)驗公式為基礎(chǔ)，隨著科技的發(fā)展，實驗技術(shù)的大幅度提升，使得我們對瀝青混逡逑合料本構(gòu)關(guān)系的了角軍更加準確，模型從線性逐漸轉(zhuǎn)換到非線性，結(jié)構(gòu)從宏觀逐漸轉(zhuǎn)逡逑換到微觀。對瀝青混合料力學(xué)行為的研究大致可分為兩個方向，第一個方向是在懦逡逑變荷載作用下研[偭で嗷旌狹系某て詒湫渦閱�，另一庚b較蚴竊諂＠禿稍刈饔孟卵繡義蟍偭で嗷旌狹系鈉＠退鶘�。本文邑�(zé)さ芐員竟鼓Ｐ臀�，分冰呌葷′荷再戨疲辶x俠禿稍卣飭礁齜較虺齜�，分坞hで嗷旌狹系牧ρ災(zāi)�，完善沥青略L嫻納杓評礪郟義銜し懶で嗦訪嫻牟『ξ侍馓峁┛蒲б讕鶯褪葜С幀ｅ義顯諶潯湎煊Ψ矯

本文編號：2742592