基于损伤力学的沥青混合料疲劳寿命探讨

根据损伤力学的相关理论,用循环耗散能定义为沥青混合料的损伤变量,据此根据疲劳试验推导出了损伤函数、损伤演化方程,并验证了该损伤模型与经典Miner线性损伤模型的关系,同时说明了该模型的可行性。     

沥青混合料拉伸疲劳试验下疲劳损伤特性研究

利用MTS810型电液伺服试验系统对沥青混凝土小梁试件在低温下进行了常应变的等应变率加栽模式的拉伸疲劳试验。试验时按三角波形加栽,并考虑了不同拉伸应变水平。由试验结果得到了不同应变水平下的沥青混合料峰值拉伸应力值并计算了每个循环内的耗散能。由疲劳试验结果结合能量原理提出了一种考虑拉伸应变水平的疲劳损伤模型。     

橡胶沥青混合料疲劳试验

通过分析橡胶沥青混合料的疲劳试验结果,采用AASHTO T321方法和简化能量比方法,分析了其差别和优劣,得出简化能量比方法更能代表材料实际疲劳性能,理论依据充分。     

沥青面层双层摊铺混合料疲劳性能

双层摊铺技术使上中面层沥青混合料的摊铺与碾压过程合二为一,提高了沥青路面层间黏结效果和混合料层间的嵌挤咬合能力.通过系统试验,深入研究了双层摊铺和传统单层摊铺对沥青混合料弯曲疲劳性能的影响.研究表明:双层摊铺技术能使沥青上中面层形成一个整体的复合式路面结构,提高了沥青混合料的抗疲劳性能;在双层摊铺情况下,沥青混合料小梁的弯拉强度、弯拉应变和劲度模量分别较传统单层摊铺提高了28.3%,25.4%和2.2%.     

沥青混合料疲劳损伤的非线性分析

为了研究沥青混凝土疲劳过程中的非线性特性,对沥青混合料小梁试件进行疲劳试验,试验时考虑温度、应力比与加载间歇时间等因素.根据试验结果,对损伤因子与临界损伤因子进行了分析,通过ExpAssoc函数拟合得到了以各试验条件为参数的损伤因子本构方程.研究发现沥青混合料临界损伤因子与疲劳寿命之间存在单对数的线性关系;通过回归分析得到了二者之间的函数关系式.     

基于动态过程的沥青混合料疲劳损伤特性分析

以沥青混合料动态疲劳损伤为研究内容,以劈裂疲劳试验为对象,定义损伤变量,分析动态过程中应力水平的变化规律,导出损伤过程非线性表达式。为研究不同于静载强度条件下的劈裂疲劳动载强度Smax和实际应力水平,推导了动载强度计算公式和实际应力水平公式。通过疲劳试验得出名义应力水平下的S-N疲劳方程,依据此方程准确求算动载强度和实际应力水平,并建立动载强度、实际应力水平与名义应力水平回归表达式,为研究沥青混合料动态疲劳过程提供参考。     

考虑骨料类型的沥青混合料疲劳预估模型

为了更准确预测不同骨料类型沥青混合料的疲劳性能,本研究基于JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中的疲劳预估模型(JTG模型)进行了深入探讨。采用均匀试验设计法,对AC-16C型沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验。通过67组玄武岩、石灰岩和花岗岩沥青混合料的疲劳数据,对JTG模型参数进行了修正。研究发现：(1)简化的JTG模型适用于沥青混合料疲劳寿命预估,不同骨料类型对模型参数a的取值有影响;(2)玄武岩沥青混合料疲劳寿命最长,石灰岩最短,花岗岩居中;(3)修正后的JTG模型与实际疲劳试验数据高度吻合。本研究为沥青混合料的疲劳性能提供了更为精确的预估模型。     

沥青混合料的疲劳效应研究

针对沥青路面的疲劳破坏这一病害 ,运用耗散能理论 ,对疲劳能耗及疲劳方程进行了分析 ,根据试验结果及线性关系 ,可得到沥青混合料的疲劳特性及疲劳规律。     

钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性的损伤力学分析

用损伤力学原理及方法,从力学近似法角度分析了单纯的沥青混合料铺装层矩形截面梁疲劳损伤特性,推导出梁的应变场和疲劳寿命预测公式。按抗弯刚度等效简化原则,将疲劳试验复合梁模型中的实际桥面用钢板简化为沥青混合料铺装层叠加到下面的沥青混合料铺装层上,共同组成准单纯的沥青混合料铺装层矩形截面梁,应用该原理及方法推导出梁底缘的应变场,以南京长江第二大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系复合梁疲劳试验为例,进一步推导出复合梁的疲劳寿命预测公式。通过实例分析,表明损伤力学原理及方法可用于分析钢桥面沥青混合料铺装体系疲劳特性,其疲劳寿命预测结果是较为精确的,它的实际应用还需给出相应的修正,此外指出了环氧沥青混凝土铺装具有很好的抗疲劳性能。