（机械设计及理论专业论文）基于沥青混合料受温度影响试验的仿真研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 拉强度而产生温度收缩裂缝。而沥青路面的其他损坏形式，如疲劳裂缝、反射裂 缝等，也直接或间接的与沥青路面温度的分布状况有关。 我国地处世界最大的欧亚大陆板块的东部，是季候风气候最典型、最强烈的 大陆。在夏季高温的时候，有的地方路表温度可达6 0 c 甚至更高，沥青的粘滞度 降低，与矿料间的粘结力削弱，导致其强度降低，在行车荷载的作用下会使路面 产生较大的剪切变形，出现波浪、推移、拥抱、车辙等病害。在冬季低温的时候， 由于沥青的粘滞度增大，与矿料的粘结力增大，因而，沥青路面的强度增大，其 变形能力因刚性增大而降低。当温度下降，尤其是温度骤降时，沥青路面就会收 缩，会在路面结构中产生温度应力，更由于沥青路面与水泥混凝土路面不同，它 没有接缝，因而，这种收缩变形会受到下面各层及大地的约束作用，当累积温度 应力超过其抗拉强度时，路面就会开裂埔1 。 在路面结构的设计中，构成路面结构材料的力学性质分析是一个关键性的问 题。沥青材料作为一种广泛应用的路面材料，其材料的力学性质在路面结构设计 中不仅是一个重要参数，而且也是影响结构稳定性的一个主要因素。因此路面结 构材料的力学性质研究显得格外重要。越来越多的试验表明，把路面材料假定成 弹性、均质、各向同性的材料是不符合实际的。在这个基础上建立起来的，目前 在一些国家采用路面设计的层状理论，其实用性也愈来愈受到限制。因此，从弹 塑性或粘弹性出发建立的路面设计理论得到了一定的发展。但是由于材料性能的 多样性及在数学方法上的复杂化，使这些方法的发展和应用受到了很大的限制。 随着有限元法在土木工程中运用的发展，人们开始探索用有限元法来分析路面的 应力，并在有限元分析中引入了考虑材料物理非线性的问题口1 。 由于电子计算机和有限元法的发展，现已具备了对很多非线性问题进行分析 的可能性。并已充分证明了对于处理非线性问题是有限元法最有价值的应用领域 之一。由于公路建设所接触的土木工程材料不同于金属类材料，它是一个多相体 系，具有明显的各向异性、不均质、甚至不连续性，因此它具有复杂的非线性性 质。几十年来，有限元法在土力学中得到了较广泛的应用。利用有限元法，公路 研究者们已经对一般非线性、弹塑性、蠕变、粘弹性等问题有了一定程度的研究， 获得了一些较有价值的成果，与经典方法和实验结果相比较，也证明了有限元法 有能力处理这些问题。 我国沥青高低温性能的评价方法还不能充分地反映沥青路面的实际使用性 能。因此，开发沥青高、低温性能新的评价方法和技术标准是世界各国研究的重 点肺一一1 。如在评价沥青高、低温性能时，采用软化点、当量软化点、当量脆点和 延度等经验指标，评价沥青混合料高、低温性能时，需分别采用车辙实验、弯曲 2 湖北工业大学硕士学位论文 e 试件加载过程中承受的荷载( n ) ； d ( f ) 试件在加载过程中随时间t 变化的跨中挠度( m ) 。 试件成形方式：按公路工程沥青及沥青混合料试验规程( j t j 0 5 2 2 0 0 0 ) 制作棱柱体试件，试件尺寸应符合长2 5 0 衄2m i l l ，宽3 0 姗2 咖，高3 5 衄2 衄的要求：试验设备：m t s 8 1 0 试验机；试验持续时间：2 小时；试验应力：在规 定温度条件下按公路工程沥青及沥青混合料试验规程( j t j 0 5 2 2 0 0 0 ) t 0 7 1 5 的 方法进行弯曲试验，加载速率为5 0 咖m i n ，测定试件的破坏荷载，求取平均值， 以破坏荷载的1 0 作为弯曲蠕变试验的荷载。试件的弯曲试验结果如表3 1 所示， 跨中变形曲线及弯曲蠕变曲线如图3 4 图3 9 所示。 表3 1 弯曲试验结果 注：编号的第一位数表示成型板号，第二位数表示同一成型板上试件的顺序号。 编应力应变 彳均应b ( 姗) h ( 衄)( m p a h t m p a ) & h ( 姗)( 衄)k 。) 号 ( n )( 衄)力( n ) “ 1 0 门x1 0 3 1 - 11 2 5 40 2 3 3 0 53 5 9 9 5 7 0 3 9 91 2 3 8 5 57 7 2 7 0 9 9 1 - 21 1 8 00 2 8 1 0 6 0 7 3 1 03 5 09 3 2 1 9 2 21 4 76 3 4 1 4 4 4 1 - 37 4 80 3 83 0 13 4 o6 4 4 9 0 9 11 9 3 83 3 2 7 7 0 4 2 - 11 1 6 80 1 83 0 13 5 59 2 3 7 2 l l0 9 5 8 59 6 3 7 1 5 4 2 - 21 1 5 60 2 71 0 5 3 33 0 33 5 19 2 9 0 1 3 91 4 2 1 5 56 5 3 5 2 1 8 2 38 3 60 3 63 0 53 4 66 8 6 8 7 1 51 8 6 8 43 6 7 6 2 5 5 3 11 0 8 50 3 23 0 33 5 08 7 6 9 4 4 81 6 85 2 1 9 9 l 3 29 4 2 0 3 5 1 0 5 6 72 9 83 5 27 6 5 3 6 8 51 8 4 84 1 4 1 6 0 4 3 31 1 4 30 2 53 1 23 5 0 8 9 7 1 7 4 31 3 1 2 56 8 3 5 6 1 3 0 4 0 0 5 0 00 0 01 6 0