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原文传递间接拉伸试验模式下沥青混合料动态模量研究

论文题名：	间接拉伸试验模式下沥青混合料动态模量研究
关键词：	拉伸试验;试验模式;沥青混合料;动态模量;沥青路面;分析方法;路面设计;路面结构层;主曲线;符合性;泊松比;性能评价;力学性能;单轴压缩;线粘弹性;检验;试验方法;试件;比较分析;粘弹性解
摘要：	路面材料的模量是路面设计中的基本参数。随着基于力学经验法的沥青路面设计方法的发展，反映沥青混合料劲度特性随温度和荷载作用时间的变化关系的动态模量是沥青路面设计中的重要参数。沥青路面结构层模量的符合性检验以及力学性能评价研究，要求寻找一种方便有效的手段和方法。鉴于间接拉伸试验模式下测定沥青混合料动态模量的优势和重要意义，采用该试验模式作为沥青路面结构层模量符合性检验和路面结构力学性能评价的手段和方法尤为合适。本文的主要研究内容是在间接拉伸试验模式下开展了沥青混合料动态模量的试验研究工作，具体研究内容及取得成果如下：　　在充分考虑目前国外关于沥青混合料间接拉伸试验的最新研究进展的基础上，重点对间接拉伸试验模式下沥青混合料动态模量试验方法进行了充分研究。本研究采用GPM标点装配测试模式，以间接拉伸试件表面中心点附近，垂直和水平应力分布相对稳定处，分析沥青混合料动态模量特性。首先对间接拉伸动态模量的分析方法进了研究，在二维平面应力假设下，研究基于线弹性解的改进的分析方法和基于线粘弹性解的分析方法，并对2种分析方法进行了比较分析，结果显示对于动态模量的分析计算，2种方法具有很好的一致性，只是泊松比存在一定区别。考虑到基于线粘弹性的分析方法更加符合沥青混合料粘弹性材料的特性以及复合模量的概念，是间接拉伸试验分析的发展方向，本研究采用基于线粘弹性解的分析方法确定沥青混合料的动态模量。　　对间接拉伸动态模量的试验设备和GPM标点装配测量系统进行了研究；对试件的成型和养生做了相应的规定；确定了试验方法的各项参数；对试验误差进行了分析，确定了处理原则；最后对本文的测试方法进行了分析评价，结果表明本文的间接拉伸动态模量试验方法合理可行。　　对间接拉伸模式下沥青混合料动态模量的几种影响因素进行了研究。在不同集料种类的间接拉伸动态模量研究中采用了4种集料进行了试验和各项统计分析，结果表明不同种类集料的间接拉伸动态模量没有表现出显著的差别。采用不同直径和厚度的试件对间接拉伸动态模量的三维尺寸效应进行了研究，结果表明现有分析方法下，间接拉伸动态模量存在着较为明显的尺寸效应，对试件厚度适用范围做了规定，并且明确了模量对厚度和直径的修正关系。对不同测量标距下间接拉伸动态模量研究进行了试验研究，并且基于CT扫描三维重建数字图像处理技术分析了不同标距下测量结果的变异性。　　在间接拉伸试验模式下沥青混合料动态模量主曲线的研究中，主要对我国5种常用类型沥青混合料的间接拉伸动态模量、相位角和泊松比主曲线进行研究，得到了参考温度下的主曲线和在各温度下间接拉伸动态模量主曲线簇，建立了间接拉伸动态模量主曲线的Sigmoidal模型和泊松比主曲线的非线性拟合模型，并对构建动态模量主曲线的3种方法进行了分析评价。同时，对5种沥青混合料的的间接拉伸动态模量、相位角和泊松比进行了详细的对比分析研究，确定了沥青路面常用AC类混合料在标准条件下间接拉伸动态模量和泊松比的范围和推荐值，并给出了选值原则。　　在目前几种具有代表性的试验模式下沥青混合料动态模量的比较分析及转换关系研究中，基于同一批试件，对5种沥青混合料的单轴压缩和间接拉伸试验模式下动态模量进行了比较分析，建立了2种试验模式下动态模量的转换模型，为沥青混合料动态模量符合性检验奠定了基础；同时对间接拉伸、单轴压缩、半圆试件弯拉和小梁动态剪切这4种试验模式下动态模量进行了详细的对比分析，结果表明由于沥青混合料的粘弹性、各向异性和非均匀性，以及试验受力模式的区别，不同试验模式下沥青混合料的动态模量存在明显的差别，并且分别从宏观和微观角度对这种差别进行了详细的分析。　　最后，根据前面的几部分研究内容及国内外关于沥青路面设计研究中动态模量参数的最新研究进展，提出基于路面芯样的间接拉伸动态模量符合性检验采用分级模式进行，逐步提高检验等级，以满足不同等级设计水平的符合性要求。在路面结构的力学性能评价中，采用间接拉伸动态模量计算的最大拉应变普遍大于采用单轴压缩动态模量的计算值；采用2种动态模量预估的实际路面结构疲劳寿命存在一定的差别，采用单轴压缩动态模量预估实际路面疲劳寿命偏保守。　　本文取得的主要研究成果将为间接拉伸试验模式下沥青混合料动态性能研究奠定基础；为沥青路面设计结构层模量的符合性检验以及现有路面结构的力学性能评价研究奠定基础；同时为沥青路面设计指标和参数的研究提供参考。
作者：	马林
专业：	结构工程
导师：	张肖宁
授予学位：	博士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文