瀝青混合料粘彈塑本構(gòu)模型的實驗研究.pdf

1、瀝青混凝土路面是近年來高速公路廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)形式，隨著公路運輸量日益增長和運輸向重型方向發(fā)展，路面破壞日趨嚴(yán)重。進(jìn)行瀝青混合料本構(gòu)模型的研究，對掌握路面變形規(guī)律，預(yù)測路面結(jié)構(gòu)永久變形大小，預(yù)防和抑制路面損害具有十分重要的意義。文章針對瀝青混合料單軸壓縮、蠕變和恢復(fù)等力學(xué)特性，在實驗基礎(chǔ)上，結(jié)合理論和數(shù)值擬合分析，建立了瀝青混合料不同形式的粘彈塑性本構(gòu)模型，提出了模型參數(shù)確定方法，討論了加載應(yīng)力和環(huán)境溫度對混合料力學(xué)行為的影響，并將模

2、型預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行了比較，最后還初步分析了集料級配對瀝青混合料力學(xué)行為的影響。主要內(nèi)容包括：
　　 (1)提出并建立了瀝青砂微分型粘彈塑性本構(gòu)模型。依據(jù)瀝青砂蠕變特性，將總變形分解為粘彈性、粘塑性二種分量，采用Burgers模型描述粘彈性變形，采用滑塊與粘壺并聯(lián)模型描述粘塑性變形，然后加以組合，提出了基于二變形分量的粘彈塑性本構(gòu)模型；進(jìn)一步細(xì)分，將總變形分解為粘彈性、粘塑性和彈塑性三種分量，分別采用不同子模型描述上述分量，

3、然后組合這些子模型，提出了基于三變形分量的粘彈塑性本構(gòu)模型?；谳^優(yōu)模型，利用實驗數(shù)據(jù)建立了參數(shù)與環(huán)境溫度和加載應(yīng)力的函數(shù)表達(dá)式，通過模型預(yù)測與實驗結(jié)果的比較，證實模型可以較好地描述瀝青砂三個蠕變階段的變形特點。
　　 (2)提出并建立了瀝青砂、瀝青混合料積分型粘彈塑性本構(gòu)模型。將總變形分解為粘彈性和粘塑性變形，分別采用Schapery非線性模型描述粘彈性變形，采用Uzan模型描述粘塑形變形，提出了改進(jìn)的Schapery積分模型

4、，建立了積分型的非線性粘彈塑性本構(gòu)關(guān)系，提出了非線性參數(shù)的實驗確定方法，分別采用蠕變回復(fù)實驗確定粘彈性參數(shù)，采用多次循環(huán)蠕變回復(fù)實驗確定粘塑性參數(shù)，并假定蠕變?nèi)崃繛闀r間的指數(shù)函數(shù)，利用得到的模型預(yù)測了瀝青砂和混合料在不同應(yīng)力作用下的蠕變變形，通過與Schapery模型預(yù)測結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)的Schapery模型與實驗結(jié)果的吻合程度更好。
　　 (3)通過壓縮和蠕變實驗研究了瀝青混合料的級配效應(yīng)。進(jìn)行了瀝青混合料級配組成原理分析

5、和粗、細(xì)集料尺寸的界定研究，在此基礎(chǔ)上研究了粗、細(xì)集料組成和配比對混合料力學(xué)行為的影響。通過對抗壓強(qiáng)度和蠕變率兩個指標(biāo)的計算、分析和比較，發(fā)現(xiàn)在保持粗、細(xì)集料含量不變的基礎(chǔ)上，細(xì)集料（粒徑小于2.36mm的集料）的尺寸、配比變化對瀝青混合料力學(xué)行為的影響較小，而粗集料（粒徑大于2.36mm的集料）的配比變化影響較大。因此，在研究和分析中，可以將粒徑2.36mm作為粗、細(xì)集料的分界線，忽略細(xì)集料配比變化對瀝青混合料力學(xué)行為的影響，且瀝青砂