瀝青混合料動態(tài)回彈模量及其Master Curve研究.pdf

1、目前國內(nèi)瀝青路面設(shè)計方法中，取20℃的靜態(tài)蠕變模量值，作為瀝青路面路表彎沉值的設(shè)計計算參數(shù)；取15℃的靜態(tài)蠕變模量值，作為瀝青路面層底拉應(yīng)力的設(shè)計計算參數(shù)。靜態(tài)蠕變模量值雖然在一定程度能夠反映瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)，但是局限性比較大，考慮溫度范圍較窄，且忽略荷載作用方式對瀝青路面力學(xué)響應(yīng)的影響。在國外很多設(shè)計方法中，包括廣具影響力的MEPDG設(shè)計方法，采用半正弦波連續(xù)加載方式得到動態(tài)模量值作為瀝青路面設(shè)計計算參數(shù)，相比于國內(nèi)靜態(tài)蠕變模量的取

2、值，動態(tài)模量考慮了不同的溫度，并且采用動態(tài)加載的方法，能夠獲得瀝青混合料各種溫度和各種頻率下的模量值，從而較好的反映瀝青路面現(xiàn)實情況。
　　然而，即使是國外常用的動態(tài)模量，在它們推薦的測試規(guī)程中，如AASHTO TP62-03，對實驗室的加載波形也考慮得十分簡單，即單一的半正弦波加載，沒有考慮到瀝青路面沿著深度方向的荷載波形的變化，即由矩形波先漸變成半正弦波，隨著深度的繼續(xù)增加，再由半正弦波漸變成鐘罩形波。另一方面，車輛荷載對瀝青

3、路面的作用，在單個車輛的軸與軸之間，以及車輛與車輛之間，都會或短或長的間歇時間。在這個間歇時間內(nèi)，瀝青路面上是沒有車輛荷載作用的。也就是說，在一個車輛荷載作用之后，與下一個車輛荷載作用之前，瀝青路面會有一個“休息”時間，即Rest Period。這個休息時間使得瀝青路面有一個彈性回彈恢復(fù)的階段。實驗室內(nèi)要模擬這個階段，就需要考慮加載波形之間的間歇時間。動態(tài)回彈模量就是考慮了該Rest Reriod的存在。因此不同荷載波形下的動態(tài)回彈模量

4、值，能夠更好的模擬瀝青路面實際情況。不幸的是，目前已有的動態(tài)模量試驗方法中，并沒有考慮Rest Period的影響。
　　正是因為目前已有的瀝青混合料動態(tài)模量實驗室試驗規(guī)程中，并沒有考慮不同的加載波形，也沒有考慮Rest Period，使得迄今為止，國內(nèi)外還沒有獲得真正意義上瀝青混合料的動態(tài)回彈模量。而實驗室進行動態(tài)回彈模量試驗，會受設(shè)備的限制，難以得到極限情況下的瀝青混合料動態(tài)回彈模量值。運用實驗室實測動態(tài)回彈模量值擬合Mast

5、er Curve，可以較好的彌補室內(nèi)試驗，因設(shè)備限制而得到極限情況下的瀝青混合料動態(tài)回彈模量值。本文首先通過萬能材料試驗機UTM-100的自定義模塊UTS.019，編寫程序并考慮了不同的加載波形，包括矩形波、半正弦波、鐘罩波；同時，實現(xiàn)Rest Period vs Loading Times的自由調(diào)整；使得荷載波形能夠在矩形波、半正弦波、鐘罩波之間選擇，從而能夠在實驗室獲得矩形波、半正弦波、鐘罩波間歇加載方式下的瀝青混合料動態(tài)回彈模量值

6、。
　　其次，運用矩形波、半正弦波、鐘罩波間歇加載方式下，在實驗室實測了瀝青混合料的動態(tài)回彈模量值，并通過所測得的動態(tài)回彈模量值，采用非線性最小二乘法，推得了各種波形間歇加載方式下的動態(tài)回彈模量的Master Curve。最后，運用瀝青路面不同路面深度下對應(yīng)的荷載波形動態(tài)回彈模量Master Curve，得到了相應(yīng)溫度、相應(yīng)頻率下的動態(tài)回彈模量值，并將其作為有限元計算的模量參數(shù)，進行了瀝青路面有限單元法計算，獲得了考慮動態(tài)回彈模量