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原文传递沥青混合料动态回弹模量及其Master Curve研究

论文题名：	沥青混合料动态回弹模量及其Master Curve研究
关键词：	沥青路面;沥青混合料;动态回弹模量;力学响应;蠕变模量值
摘要：	目前国内沥青路面设计方法中，取20℃的静态蠕变模量值，作为沥青路面路表弯沉值的设计计算参数；取15℃的静态蠕变模量值，作为沥青路面层底拉应力的设计计算参数。静态蠕变模量值虽然在一定程度能够反映沥青路面的力学响应，但是局限性比较大，考虑温度范围较窄，且忽略荷载作用方式对沥青路面力学响应的影响。在国外很多设计方法中，包括广具影响力的MEPDG设计方法，采用半正弦波连续加载方式得到动态模量值作为沥青路面设计计算参数，相比于国内静态蠕变模量的取值，动态模量考虑了不同的温度，并且采用动态加载的方法，能够获得沥青混合料各种温度和各种频率下的模量值，从而较好的反映沥青路面现实情况。　　然而，即使是国外常用的动态模量，在它们推荐的测试规程中，如AASHTO TP62-03，对实验室的加载波形也考虑得十分简单，即单一的半正弦波加载，没有考虑到沥青路面沿着深度方向的荷载波形的变化，即由矩形波先渐变成半正弦波，随着深度的继续增加，再由半正弦波渐变成钟罩形波。另一方面，车辆荷载对沥青路面的作用，在单个车辆的轴与轴之间，以及车辆与车辆之间，都会或短或长的间歇时间。在这个间歇时间内，沥青路面上是没有车辆荷载作用的。也就是说，在一个车辆荷载作用之后，与下一个车辆荷载作用之前，沥青路面会有一个“休息”时间，即Rest Period。这个休息时间使得沥青路面有一个弹性回弹恢复的阶段。实验室内要模拟这个阶段，就需要考虑加载波形之间的间歇时间。动态回弹模量就是考虑了该Rest Reriod的存在。因此不同荷载波形下的动态回弹模量值，能够更好的模拟沥青路面实际情况。不幸的是，目前已有的动态模量试验方法中，并没有考虑Rest Period的影响。　　正是因为目前已有的沥青混合料动态模量实验室试验规程中，并没有考虑不同的加载波形，也没有考虑Rest Period，使得迄今为止，国内外还没有获得真正意义上沥青混合料的动态回弹模量。而实验室进行动态回弹模量试验，会受设备的限制，难以得到极限情况下的沥青混合料动态回弹模量值。运用实验室实测动态回弹模量值拟合Master Curve，可以较好的弥补室内试验，因设备限制而得到极限情况下的沥青混合料动态回弹模量值。本文首先通过万能材料试验机UTM-100的自定义模块UTS.019，编写程序并考虑了不同的加载波形，包括矩形波、半正弦波、钟罩波；同时，实现Rest Period vs Loading Times的自由调整；使得荷载波形能够在矩形波、半正弦波、钟罩波之间选择，从而能够在实验室获得矩形波、半正弦波、钟罩波间歇加载方式下的沥青混合料动态回弹模量值。　　其次，运用矩形波、半正弦波、钟罩波间歇加载方式下，在实验室实测了沥青混合料的动态回弹模量值，并通过所测得的动态回弹模量值，采用非线性最小二乘法，推得了各种波形间歇加载方式下的动态回弹模量的Master Curve。最后，运用沥青路面不同路面深度下对应的荷载波形动态回弹模量Master Curve，得到了相应温度、相应频率下的动态回弹模量值，并将其作为有限元计算的模量参数，进行了沥青路面有限单元法计算，获得了考虑动态回弹模量的沥青路面结构中的力学响应，使得计算结果更能够反映实际情况。
作者：	阮莉
专业：	建筑与土木工程
导师：	胡小弟;吴英彪
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文