【摘要】：隨著高速公路的迅速發(fā)展,瀝青混合料作為高等級(jí)公路的主要路面材料得到了廣泛的應(yīng)用。越來(lái)越多的研究者開(kāi)始分析研究瀝青路面的病害問(wèn)題,如車轍、開(kāi)裂、松散、坑洞等,而這些病害問(wèn)題與瀝青混合料在靜載與動(dòng)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(dòng)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(jià)值。本文首先制備出密級(jí)配細(xì)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(jí)配的度量,根據(jù)馬歇爾實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定度、空隙率、油石比確定了級(jí)配類型——C類中級(jí)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(dòng)態(tài)力學(xué)性能,采用MTS809試驗(yàn)機(jī)和DTS-30瀝青材料多功能試驗(yàn)機(jī)對(duì)瀝青混合料試樣進(jìn)行恒載蠕變和應(yīng)力控制下的疲勞測(cè)試,分析非線性蠕變性能、動(dòng)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(duì)瀝青混合料的蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,依其蠕變速率曲線,將蠕變過(guò)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(shí),由等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線可知,瀝青混合料的蠕變過(guò)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(duì)蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(guò)程。基于應(yīng)變分解理論,在Burgers模型的基礎(chǔ)上,對(duì)材料的黏性系數(shù)進(jìn)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(guò)程的兩個(gè)階段。論文對(duì)修正的黏塑性系數(shù)的物理意義也進(jìn)行了討論。(3)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行不同溫度下的頻率掃描測(cè)試,得到溫度對(duì)動(dòng)態(tài)黏彈特性的影響,通過(guò)時(shí)間-溫度等效原理得到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)模量主曲線,進(jìn)而得到材料松弛模量的Prony級(jí)數(shù)表達(dá)式。基于Schapery偽變量理論,對(duì)瀝青混合料的循環(huán)應(yīng)力作用下的應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)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(wú)損傷情況下,其偽剛度為1kPa,當(dāng)出現(xiàn)疲勞損傷時(shí),偽剛度隨疲勞周次逐漸減小。通過(guò)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(cè)值與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U414
【圖文】：

由于車輛和城市人口的增加，我國(guó)的交通運(yùn)輸量逐漸加大，這使得道路逡逑ＵＪ負(fù)擔(dān)日益增加，甚至有些公路超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，瀝青路面逐漸出現(xiàn)車轍、開(kāi)裂、松散逡逑和坑洞等病害，如圖１．１。而根據(jù)道路等級(jí)的不同，瀝青路面的設(shè)計(jì)年限也不一樣逡逑，我國(guó)的設(shè)計(jì)年限一般為８到１５年。如果我們的使用時(shí)間超出了設(shè)計(jì)年限，或者在逡逑設(shè)計(jì)年限內(nèi)經(jīng)常超負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)，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(huì)逐漸變差，道路結(jié)構(gòu)會(huì)不斷惡化，這對(duì)車輛安全、高速、平穩(wěn)、舒適的運(yùn)行會(huì)逡逑產(chǎn)生嚴(yán)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(dú)發(fā)生，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互之間的耦合，這使得研宄路面損傷機(jī)理變得逡逑更加困難。而要了解瀝青路面的損傷機(jī)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(jiàn)病害逡逑１．２研究現(xiàn)狀逡逑對(duì)瀝青混合料性能的研究在國(guó)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(yàn)公式為基礎(chǔ)，隨著科技的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的大幅度提升，使得我們對(duì)瀝青混逡逑合料本構(gòu)關(guān)系的了角軍更加準(zhǔn)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(duì)瀝青混合料力學(xué)行為的研究大致可分為兩個(gè)方向，第一個(gè)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＠退鶘恕１疚囊責(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ⅲ治雋で嗷旌狹系牧ρ災(zāi)�，完善沥青略L嫻納杓評(píng)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(hào)：2742592