大樣本條件下瀝青混合料疲勞試驗(yàn)研究.pdf

1、瀝青混合料疲勞是一個(gè)復(fù)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?cè)跒r青混合料疲勞性能的研究方面作了大量的工作，特別是對(duì)于應(yīng)變控制式疲勞性能試驗(yàn)研究。本研究在前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出大樣本條件下進(jìn)行瀝青混合料應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)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(duì)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(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法，采用英國(guó)COOPER公司生產(chǎn)的疲勞試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行了大樣本小梁應(yīng)變控制式疲勞試驗(yàn)。 研究表明，瀝青混合料試件疲勞壽命和累計(jì)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(jì)耗散能不呈正態(tài)分布而呈現(xiàn)對(duì)數(shù)正態(tài)分布，初始模量數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布。瀝青混合料的疲勞壽命、累計(jì)耗散能和初始模量呈3參數(shù)Weibull分布和對(duì)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(guān)，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(guān)性。試件的疲勞壽命越長(zhǎng)，其累計(jì)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(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上呈現(xiàn)較好的相關(guān)性。試件的初始模量越大，其累計(jì)耗散能越小。試件的疲勞壽命對(duì)數(shù)和累積耗散能對(duì)數(shù)與空隙率相關(guān)性較好，試件的空隙率越小，疲勞壽命越長(zhǎng)，累計(jì)耗散能越大。初始模量與空隙率的相關(guān)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(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)的受力特點(diǎn)，分析了瀝青混合料應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)輸入和輸出響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)瀝青混合料應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)過程中的松弛現(xiàn)象。并由此建立了考慮應(yīng)力松弛的瀝青混合料試件疲勞損傷的演化模型，模型計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。 采用色彩標(biāo)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(shù)對(duì)疲勞試驗(yàn)后的試件中部純彎段的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)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(shí)存在較大差異，正是這些差異可能導(dǎo)致了“相同試件”宏觀力學(xué)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(guān)。 從服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量之的線性組合仍服從正態(tài)分布這一理論基礎(chǔ)出發(fā)，考慮幾個(gè)主要影響因素構(gòu)成隨機(jī)向量，預(yù)測(cè)了作為隨機(jī)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(yù)測(cè)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