大樣本條件下瀝青混合料疲勞試驗研究.pdf

1、瀝青混合料疲勞是一個復雜的研究課題。疲勞損壞是瀝青路面尤其是柔性基層瀝青路面的主要破壞模式之一。多年以來，人們在瀝青混合料疲勞性能的研究方面作了大量的工作，特別是對于應變控制式疲勞性能試驗研究。本研究在前人研究成果的基礎上，提出大樣本條件下進行瀝青混合料應變控制疲勞試驗的思路。主要目的是研究相同條件下，瀝青混合料疲勞壽命的概率分布，瀝青混合料試件疲勞損傷的演化以及瀝青混合料試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成對瀝青混合料疲勞性能的影響，揭示瀝青混合料疲勞

2、性能差異的原因。 本研究選用四點彎曲疲勞試驗方法，采用英國COOPER公司生產(chǎn)的疲勞試驗機，進行了大樣本小梁應變控制式疲勞試驗。 研究表明，瀝青混合料試件疲勞壽命和累計耗散能離散性很大，可能相差幾十倍；初始模量數(shù)據(jù)離散性不大；瀝青混合料的疲勞壽命和累計耗散能不呈正態(tài)分布而呈現(xiàn)對數(shù)正態(tài)分布，初始模量數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布。瀝青混合料的疲勞壽命、累計耗散能和初始模量呈3參數(shù)Weibull分布和對數(shù)3參數(shù)Weibull分

3、布。 試件的疲勞壽命與初始模量數(shù)據(jù)線性相關，瀝青混合料試件的初始模量越大，疲勞壽命越小。試件的疲勞壽命與累積耗散能數(shù)據(jù)呈現(xiàn)非常良好的相關性。試件的疲勞壽命越長，其累計耗散能越大。試件的累積耗散能與初始模量數(shù)據(jù)在雙對數(shù)坐標圖上呈現(xiàn)較好的相關性。試件的初始模量越大，其累計耗散能越小。試件的疲勞壽命對數(shù)和累積耗散能對數(shù)與空隙率相關性較好，試件的空隙率越小，疲勞壽命越長，累計耗散能越大。初始模量與空隙率的相關性不明顯。 瀝青混合

4、料試件的疲勞破壞過程極其相似，各試件的疲勞損傷呈明顯的非線性衰減規(guī)律。根據(jù)應變控制疲勞試驗的受力特點，分析了瀝青混合料應變控制疲勞試驗輸入和輸出響應，發(fā)現(xiàn)瀝青混合料應變控制疲勞試驗過程中的松弛現(xiàn)象。并由此建立了考慮應力松弛的瀝青混合料試件疲勞損傷的演化模型，模型計算值與試驗結(jié)果吻合良好。 采用色彩標示法區(qū)分瀝青混合料的組成部分和空隙，利用數(shù)字圖像處理技術對疲勞試驗后的試件中部純彎段的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成進行分析。分析發(fā)現(xiàn)相同條件下我們

5、制作的所謂“相同試件”其實存在較大差異，正是這些差異可能導致了“相同試件”宏觀力學性能的較大差異。多元回歸分析表明，瀝青混合料的疲勞壽命與瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成直接線性相關。 從服從正態(tài)分布的隨機變量之的線性組合仍服從正態(tài)分布這一理論基礎出發(fā)，考慮幾個主要影響因素構(gòu)成隨機向量，預測了作為隨機變量lnNf、lnE0和lnWf的均值與方差。這為瀝青混合料疲勞壽命的預測提供了新思路。 本文得到的研究成果深層次地揭示了瀝青混合