沥青混合料间接拉伸疲劳损伤特性研究

论文摘要

沥青路面的疲劳破坏是路面工程中常见的主要破坏形式之一。增强面层沥青混合料的疲劳性能是减少沥青路面疲劳破坏的关键。因此对沥青混合料疲劳性能的研究一直是道路工程材料研究的热点,受到国内外道路工作者的重视。而研究混合料疲劳性能对于沥青路面设计和评价也具有重要的实际工程意义。本文对六种沥青混合料进行了15℃、10Hz下四种应力水平的劈裂疲劳试验,采集了应变,用于沥青混合料损伤特性研究。并对其中的AC-13#2材料进行了不同频率、温度、间歇时间等影响因素下的劈裂疲劳试验。从沥青混合料劈裂试验的二维应力方程出发,推导出了劈裂试验的三维弹性解。结合损伤力学理论,以劲度模量定义疲劳损伤参量,推导出疲劳损伤函数,建立了沥青混合料劈裂非线性弹性疲劳损伤模型。在弹性受力分析的基础上,运用弹性——粘弹性对应法则,推导出了劈裂试件三维粘弹性解。在对应力应变数据进行细节处理后,得出耗散能随循环次数的变化规律。基于对沥青混合料的试验及相关损伤力学的研究,提出了以每个疲劳加载循环的耗散能定义的损伤变量,总结出损伤变化规律,推导出非线性损伤演化方程。最后,对本文研究工作作出了总结,分析了本文存在的不足,提出了进一步完善的建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 疲劳累积损伤理论
• 1.2.2 沥青路面疲劳损伤研究现状
• 1.2.3 沥青混合料疲劳性能试验研究
• 1.3 研究内容
• 第二章 沥青混合料配合比设计
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 沥青
• 2.1.2 集料
• 2.2 配合比设计
• 2.2.1 级配设计方法
• 2.2.2 级配计算
• 2.3 马歇尔试验结果
• 2.3.1 AC-13 沥青混合料最佳沥青用量设计
• 2.3.2 AC-20 沥青混合料最佳沥青用量设计
• 2.4 小结
• 第三章 沥青混合料疲劳试验及分析
• 3.1 沥青混合料疲劳试验方案
• 3.1.1 试验对象
• 3.1.2 劈裂试验
• 3.1.3 劈裂疲劳损伤试验研究
• 3.1.4 沥青混合料疲劳损伤影响因素研究
• 3.2 沥青混合料劈裂疲劳试验结果及其分析
• 3.2.1 沥青混合料劈裂强度试验
• 3.2.2 沥青混合料劈裂疲劳试验结果
• 3.2.3 沥青混合料劈裂疲劳试验结果分析
• 3.3 沥青混合料劈裂疲劳性能影响因素分析
• 3.3.1 频率的影响分析
• 3.3.2 间歇时间的影响分析
• 3.3.3 温度的影响分析
• 3.4 小结
• 第四章 沥青混合料劈裂试件非线性弹性疲劳损伤研究
• 4.1 沥青混合料劈裂试件受力分析
• 4.2 沥青混合料劈裂疲劳弹性损伤模型研究
• 4.2.1 疲劳损伤参量
• 4.2.2 疲劳损伤演变规律
• 4.3 小结
• 第五章 沥青混合料劈裂疲劳非线性粘弹性疲劳损伤分析
• 5.1 沥青混合料劈裂试件粘弹性受力分析
• 5.2 沥青混合料劈裂疲劳粘弹性损伤模型研究
• 5.2.1 耗散能理论
• 5.2.2 疲劳损伤参量
• 5.2.3 耗散能的计算
• 5.2.4 疲劳损伤函数
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 需进一步的研究与构想
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目
• 文献综述
• 参考文献
• 详细摘要