沥青混凝土路面的车辙变形及弹黏塑性本构模型表征

发布时间：2020-05-12 03:58

【摘要】：随着我国全面深化改革的进行,公路行业发展迅速。在现行的道路中,城市道路以及高等级公路路面中沥青路面占比非常高。根据我国现行的公路沥青路面设计规范,沥青路面一般设计使用年限为15年,但是往往在短短几年的时间内发生不同程度的病害。车辙作为沥青路面的一种主要病害,严重影响着路面的路用性能以及车辆的行车安全。因此,关于车辙变形的研究与预测成为了道路建设科技领域的重要课题。本文以湘潭莲城大道沥青路面为工程背景,以沥青混合料的基本实验以及弹黏塑性本构模型为基础,旨在研究莲城大道路面的车辙变形,以评价路面的路用性能。基于此,论文的主要内容包括:(1)选取湘潭莲城大道沥青混凝土路面施工所用的碎石以及沥青经运输、晒干、筛分等程序,并通过沥青以及集料的基本物理实验获得沥青及集料的基本力学性能。以莲城大道路面相同的级配沥青混凝土为研究对象,通过马歇尔实验确定沥青混合料的最佳油石比,并经旋转压实仪制样成型进行了沥青混合料的动态模量实验、抗压强度试验。(2)展开三种不同温度(30℃、35℃ 和40℃)以及两种不同应变速率(0.01mm/s和0.05mm/s)的无侧限单轴压缩实验,分析其不同温度以及应变速率下的材料特性,通过应力应变曲线以研究沥青混合料的变形特性,为弹黏塑性本构模型模型参数提供实验基础。(3)基于沥青混合料的动态模量试验,得到不同温度不同频率的动态模量,综合时间温度叠加原理得到沥青混合料在参考温度为21.1℃ 下的动态模量主曲线,以及时间温度转化因子随时间变化的拟合公式。(4)在弹黏塑性本构模型的基础上,并加入温度的影响,使其能表征不同温度的沥青混合料力学性能。将其理论编入UMAT子程序中,使其能顺利嵌入ABAQUS中进行模拟分析计算,以对沥青混合料三轴实验进行模拟验证。(5)利用ABAQUS将莲城大道路面实际工况分不同荷载建立模型,对路面线弹性材料下分标准轴载和重载两种荷载的弯沉以及应力进行了分析,结果表明路面在重车荷载作用下路面的位移远大于标准荷载。将弹黏塑性本构模型嵌入ABAQUS路面模型中,对其在不同恒定温度(30℃、39℃、45℃ 和50℃)以及变化温度下的车辙位移进行了分析计算,同时利用沥青新规范对莲城大道进行了不同交通等级下的标准轴载换算,分析了不同交通等级下的车辙位移,为路面的性能预测以及运营提供指导。
【图文】：

图１－２沥青路面主要灾害形式逡逑“”

３５％逡逑Ｑ车辙？邋ＩＩ缝□邋！：ｉ浆W拥抱Ｂ邋ｔｔｉｉ逡逑图１－２沥青路面主要灾害形式逡逑“前面有车，后面有辙。”车辙的产生严重的影响着道主要表现为：①路面坑坑洼洼，路面平整度严重下降，，路面产生凹陷与拱起的竖向变形，引发面层深处及基层；③由于路面的不平整，容易出现路面排水不通畅的生漂滑。而且针对沥青路面的车辙病害，我国每年为此若能解决或缓解车辙病害的威胁，将是延长路面寿命、支出等多方面的贡献，为此必须深入了解沥青路面车辙土路面的车辙研究势在必行。逡逑
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U418.68

【参考文献】

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本文编号：2659613