瀝青混合料沖擊疲勞特性試驗研究.pdf

1、瀝青混凝土路面以其良好的路用性能得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性等都有成熟有效的、可用于研究或生產(chǎn)用的試驗評價設(shè)備與方法。然而，對于瀝青混合料的疲勞性能，雖然有UTM、MTS等試驗設(shè)備，但這些試驗設(shè)備較為昂貴，試驗復(fù)雜、費時費力;從而造成當(dāng)前瀝青混合料的疲勞性能測試往往局限在大學(xué)、研究院等的科研活動研究中。同時，作為路面結(jié)構(gòu)的行車荷載具有沖擊特性;而當(dāng)前對瀝青混合料的疲勞特性很少從沖擊荷載的角度進行分析

2、和研究。
　　基于以上現(xiàn)狀，論文對瀝青混合料的沖擊疲勞試驗設(shè)備、試驗方法及疲勞特性進行研究。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　一、瀝青混凝土路面在沖擊荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)分析。
　　①利用ANSYS三維有限元數(shù)值分析平臺，建立了移動車輛荷載作用下瀝青混凝土路面的數(shù)值模型，對車輛移動荷載作用下的路面力學(xué)響應(yīng)規(guī)律進行分析。研究表明在車輛移動荷載作用下（速度），路面結(jié)構(gòu)的路表計算點豎向應(yīng)力在0.1s的時間內(nèi)快速增加到0.898M

3、Pa，然后迅速在0.1s的時間內(nèi)迅速下降到0Mpa。且隨著深度的增加，呈快速降低趨勢，到底基層頂時為路表的5.97％，到土基頂時已降到路表的0.75％，表明車輛荷載引起的路面結(jié)構(gòu)的豎向應(yīng)力變化符合沖擊規(guī)律。
　?、趯④囕v移動荷載分別簡化為豎向荷載或者豎向與水平荷載;分別分析不同簡化模式下的路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律;結(jié)果表明，車輛水平移動荷載對路面結(jié)構(gòu)豎向應(yīng)力與豎向位移的影響較小;車輛水平移動荷載主要對路面結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時程產(chǎn)生一定的影響;

4、基于以上結(jié)論，論文將車輛移動荷載簡化為移動恒定豎向荷載;
　?、劢ⅠR歇爾自動擊實儀的沖擊荷載模型，分析了馬歇爾自動擊實沖擊荷載對瀝青混合料的作用規(guī)律;將車輛移動荷載與沖擊荷載作用下的路面力學(xué)響應(yīng)規(guī)律進行對比，發(fā)現(xiàn)二者規(guī)律一致，故可將車輛移動荷載采用馬歇爾自動擊實儀的沖擊荷載代替。
　　二、研發(fā)沖擊疲勞試驗機，并對瀝青混合料試件進行高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性及沖擊疲勞等綜合路用性能試驗分析。
　　①借鑒落錘式?jīng)_擊疲勞試驗機、

5、SHPB沖擊壓桿裝置，根據(jù)第一部分?jǐn)?shù)值分析的結(jié)果，對馬歇爾自動擊實儀進行改裝，制成沖擊疲勞試驗機;
　?、趯_擊疲勞試驗機的加載方式、應(yīng)變率比等參數(shù)進行試驗研究，確定沖擊疲勞試驗參數(shù)及試驗方法;
　?、壑苽涞臑r青混合料試件，進行瀝青混合料的綜合路用性能試驗。試驗表明對應(yīng)于瀝青混合料的最大疲勞壽命存在著一個最佳的瀝青用量，且該最佳瀝青用量比當(dāng)前規(guī)范規(guī)定的配合比設(shè)計中確定的最佳瀝青用量大;隨著瀝青混合料最大公稱粒徑的增加，瀝青混