基于随机荷载谱的沥青混合料疲劳性能研究
本文选题:沥青混合料 + 疲劳寿命 ; 参考:《扬州大学》2015年硕士论文
【摘要】:沥青路面使用期间,受到车辆荷载的反复作用,结构内部应力或应变长期处于交迭变化状态,致使沥青混合料强度不断衰减。当荷载重复作用超过一定次数后,路面内所产生的应力超过其结构强度降低以后的抗力,导致路面结构发生疲劳破坏。路面上作用的车辆荷载是一种随机荷载,因此,车辆荷载在路面结构层内所产生的应力/应变也具有随机性。目前,国内外研究者大多采用常幅荷载(应力/应变)下的疲劳试验。这并不能完全实现对沥青路面在实际荷载作用下疲劳性能的模拟。因此,本文采用四点小梁弯曲疲劳试验方法,研究随机变幅应变下的沥青混合料疲劳特性。首先,本文选用合理的路面荷载图式和力学模型计算重载作用下路面结构应变响应。运用壳牌路面设计软件BISAR3.0,分别计算倒装结构沥青路面和半刚性基层沥青路面的面层内应变。在道路深度方向和道路横断面方向,对比不同荷载条件下的应变响应,确定沥青面层结构层内应变最不利位置点。对现有文献中提供的轴载谱进行简化分析后,通过结构计算将其转换为倒装面层结构中最不利位置的应变谱。经统计分析,得出该点处应变谱符合高斯分布。其次,采用澳大利亚生产的UTS015疲劳试验机对改性沥青SMA13混合料进行四点弯曲疲劳试验,得到了5种常幅应变水平下的疲劳寿命,建立了疲劳寿命方程。编制了3种符合高斯分布的随机变幅疲劳应变谱,实现了沥青混合料在随机变幅应变下的弯曲疲劳试验,确定了三种应变谱作用下的疲劳寿命。最后,通过对现有寿命预估模型的分析比较,建立了随机变幅应变作用下沥青混合料的疲劳寿命预测模型。与常规的Miner定理预估模型相比,发现基于连续疲劳损伤理论的预估寿命能够更好的预测随机应变谱下的沥青混合料疲劳寿命,且模型预测结果与随机变幅应变疲劳试验结果误差不大。该模型可运用常幅应疲劳变试验获得的疲劳方程,以及实际路面的荷载谱预测沥青混合料疲劳寿命,具有较好的适用性。
[Abstract]:During the use of asphalt pavement, the internal stress or strain of the structure is in the state of overlap and change for a long time under the repeated action of the vehicle load, which causes the strength of the asphalt mixture to decline continuously. When the repeated loads exceed a certain number of times, the stress generated in the pavement exceeds the resistance of the structure after its strength is reduced, which leads to the fatigue failure of the pavement structure. The vehicle load acting on the pavement is a kind of random load, so the stress / strain produced by the vehicle load in the pavement structure layer is also random. At present, most researchers at home and abroad adopt fatigue tests under constant amplitude load (stress / strain). This can not fully simulate the fatigue performance of asphalt pavement under actual load. In this paper, the fatigue characteristics of asphalt mixture under random variable amplitude strain are studied by using four point trabecular bending fatigue test method. Firstly, a reasonable load schema and mechanical model are used to calculate the strain response of pavement structure under heavy load. Using Shell pavement design software BISAR3.0, the internal strain of asphalt pavement with inverted structure and semi-rigid base is calculated respectively. In the depth direction of the road and the cross-section direction of the road, the strain response under different load conditions is compared to determine the most unfavorable position of the strain in the asphalt pavement structure layer. After the simplified analysis of the axial load spectrum provided in the existing literature, the strain spectrum of the most unfavorable position in the inverted surface structure is converted into the strain spectrum by structural calculation. Through statistical analysis, it is concluded that the strain spectrum at this point accords with the Gao Si distribution. Secondly, the four-point bending fatigue test of modified asphalt SMA13 mixture was carried out by using the UTS015 fatigue testing machine made in Australia. The fatigue life of five kinds of constant amplitude strain levels was obtained, and the fatigue life equation was established. Three kinds of random variable amplitude fatigue strain spectrum according to Gao Si distribution are compiled. The bending fatigue test of asphalt mixture under random variable amplitude strain is realized, and the fatigue life of asphalt mixture under three kinds of strain spectrum is determined. Finally, through the analysis and comparison of the existing life prediction models, the fatigue life prediction model of asphalt mixture under random variable amplitude strain is established. Compared with the conventional Miner theorem prediction model, it is found that the prediction life of asphalt mixture based on continuous fatigue damage theory can better predict the fatigue life of asphalt mixture under random strain spectrum. And the model prediction results have little error with random variable amplitude strain fatigue test results. This model can be used to predict the fatigue life of asphalt mixture by the fatigue equation obtained from the constant amplitude fatigue test and the load spectrum of the actual pavement. It is suitable for predicting the fatigue life of asphalt mixture.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U414
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 马红全,王颖;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];交通科技与经济;2003年02期
2 唐世红 ,赵福祥 ,孙兴平;浅谈沥青混合料的再生及设备[J];工程机械;2004年01期
3 君洁;21世纪的沥青混合料公路[J];交通世界;2004年04期
4 俊杰;欧洲沥青混合料的标准化[J];交通世界;2004年09期
5 李祝龙,丁小军,赵述曾,吴德平;沥青混合料应用中的环境保护[J];交通运输工程学报;2004年04期
6 Elk Richter,Willi Dietrich;复合式沥青混合料修复与筑路新设备[J];工程机械;2005年01期
7 王艳丽;;改善沥青混合料高温稳定性的措施[J];黑龙江交通科技;2006年02期
8 孙朝云;沙爱民;姚秋玲;张惠玲;;沥青混合料自动检测系统研究[J];仪器仪表学报;2006年04期
9 王颖;王永生;;浅析纤维对沥青混合料的作用[J];交通科技与经济;2006年04期
10 陈为成;张玉斌;;SMA沥青混合料在亳阜高速公路中的应用[J];交通标准化;2006年10期
相关会议论文 前10条
1 张成功;;温拌沥青混合料施工应用[A];全国城市公路学会第二十次学术年会论文集[C];2011年
2 邱峰涛;王哓建;郑鑫;;温拌沥青混合料概述[A];第十届中国科协年会论文集(四)[C];2008年
3 袁晓宇;汤文辉;张若棋;;沥青混合料本构方程理论分析[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
4 张成功;任立忠;;温拌沥青混合料应用技术探讨[A];全国城市公路学会第十八届学术年会论文集[C];2009年
5 杨圣枫;杨新华;陈传尧;;粒径和骨料级配对沥青混合料流变行为的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 蔡绪梅;王芳;;利用试验数据有效指导沥青混合料生产[A];公路交通与建设论坛(2009)[C];2010年
7 丁育青;刘海;汤文辉;冉宪文;;一种沥青混合料在冲击载荷下的动态本构关系[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
8 宋晓燕;李源渊;周卫峰;;温拌沥青混合料的性能及工程应用研究[A];第十三届中国科协年会第19分会场-公路在综合交通运输体系中的地位和作用研讨会论文集[C];2011年
9 吴建昌;;热铺沥青混合料变异分析与控制[A];中国公路学会2002年学术交流论文集[C];2002年
10 喻光华;喻荣华;黄善华;曾辉;;沥青混合料施工配筛[A];中国公路学会2003年学术年会论文集[C];2003年
相关重要报纸文章 前10条
1 黄继汇;壳牌在华推出沥青混合料业务[N];中国证券报;2008年
2 雨文;壳牌在华启动沥青混合料业务[N];中国建材报;2008年
3 记者 栗清振;壳牌在中国推出沥青混合料业务[N];中国石油报;2008年
4 周中华;沥青混合料力学机理研究取得突破[N];中国交通报;2007年
5 马昭;两项研究成果国内领先[N];西安日报;2007年
6 李宝凡邋记者 王迪;沥青混合料再生修补车标准鞍山制定[N];鞍山日报 ;2007年
7 李铮;环保沥青混合料扮靓长安街[N];科技日报;2009年
8 项煜虹;长安街披上环保衣[N];大众科技报;2009年
9 郭少言 刘崭;西安公路院成功研制沥青混合料微波加热车[N];中国交通报;2010年
10 首席记者 齐泽萍;我省温拌沥青混合料技术达国际先进水平[N];山西经济日报;2011年
相关博士学位论文 前10条
1 丁彪;考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究[D];长安大学;2015年
2 王毅;沥青混合料细观疲劳机制与疲劳预估模型研究[D];长安大学;2015年
3 王聪;基于CT技术的沥青混合料均匀性及最佳沥青用量研究[D];大连海事大学;2015年
4 侯明昊;水—温耦合作用对沥青混合料性能影响及防治措施研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 董雨明;硬质沥青及其混合料流变特性与低温性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 陈剑华;MA用混合沥青触变及老化特性的多尺度研究与应用[D];华南理工大学;2015年
7 张蕾;基于细观分析的沥青混合料组成结构研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 刘建勋;温拌沥青混合料施工关键技术研究[D];长安大学;2010年
9 吕得保;沥青混合料施工温度控制研究[D];吉林大学;2011年
10 苑苗苗;基于数字散斑相关方法的沥青混合料疲劳破坏机理研究[D];华南理工大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈思宇;基于芯样性能的沥青混合料均匀性分析[D];华南理工大学;2015年
2 赵大勇;基于灰色关联分析的沥青混合料紫外线老化影响因素研究[D];西安建筑科技大学;2015年
3 化高伟;抗紫外光添加剂对改善沥青及沥青混合料路用性能的对比研究[D];西安建筑科技大学;2015年
4 李正道;大粒径透水性沥青混合料组成设计及适用性研究[D];郑州大学;2015年
5 苏沛;基于离散元法的沥青混合料真空压实特性研究[D];长安大学;2015年
6 张轲;沥青混合料松散破坏研究[D];长安大学;2015年
7 宋静静;不同拌和类型沥青混合料能耗排放研究[D];长安大学;2015年
8 杨茜;沥青路面用棉秸秆纤维的制备及性能研究[D];长安大学;2015年
9 金浩;抗车辙剂/新型橡胶粉复合改性沥青混合料技术性能研究[D];长安大学;2015年
10 张东阳;沥青混合料粘弹性连续损伤疲劳特性研究[D];长安大学;2015年
,本文编号:1900118
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/1900118.html