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基于动态模量的沥青混合料车辙预估模型研究
| 论文题名： | 基于动态模量的沥青混合料车辙预估模型研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;车辙预估模型;动态模量;移位因子;有限元计算 |
| 摘要： | 在车辆荷载的长期反复作用下,沥青路面会出现不同程度的车辙病害,尤其在夏季高温条件下,这种病害发展更快,严重影响了路面的使用寿命和服务质量,还危及行车安全。长期以来,道路科研工作者或者从沥青混合料材料性能、沥青路面结构出发,或者从影响路面车辙的外部条件出发,分析沥青路面车辙产生的机理,采用不同方法对沥青面层的永久变形进行了预估。有研究者指出沥青混合料动态模量及动态模量指标与其高温性能密切相关,同时验证了动态模量及动态模量指标与沥青路面永久变形的相关性,试图运用这一动态指标对沥青路面车辙问题进行研究。 基于此,本文首先借助于旋转压实仪及简单性能试验机(SPT),进行了室内沥青混合料旋转压实试验和动态模量试验,分析了试验温度T,加载频率f,加载应力P,混合料的体积指标(如孔隙率VV,有效沥青用量Vbef等)以及混合料级配等对混合料动态模量和相位角的影响规律,根据时间—温度置换原理,运用非线性最小二乘法回归拟合得到了不同温度间的移位因子,建立了动态模量主曲线,获得了主曲线方程。之后根据Witczak动态模量预估模型及Sigmoidal函数方程基本思想,通过考虑试验温度、加载频率、加载应力、混合料体积指标和级配特征,运用麦夸特法优化算法得到了沥青混合料动态模量预估模型,并对该预估模型进行了验证。验证表明该预估模型具有较好的通用性。 动态模量与动态模量指标能够反映沥青混合料在车辆荷载作用下的动态特性,通过分析表明其与车辙变形量有较强的相关性。而后通过室内标准车辙试验及改进车辙仪的全厚式车辙试验得到了不同温度,厚度,级配,加载条件下单层,双层,全厚式车辙板试件的车辙变形规律。通过分析沥青层厚度,荷载作用次数,动态模量指标,行车速度等车辙影响因素,结合有限元计算,采用亚层变形叠加的思想,提出了一种新的车辙预估模型。进而用基因遗传算法基本原理,编写相应程序,根据试验数据对预估模型的相关系数进行了拟合。通过进一步的试验,利用不同温度,不同荷载条件下的全厚式车辙试验数据验证了该模型,结果表明该模型能够反映不同条件下沥青面层的变形规律,也说明该预估模型具有较好的适用性,对实际沥青路面车辙病害的防治有较好的指导意义。 |
| 作者： | 张尚龙 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张倩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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