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沥青混合料高温变形规律及试验方法研究
| 论文题名： | 沥青混合料高温变形规律及试验方法研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;变形;高温;变形试验;蠕变模型;局部加载;数值模拟 |
| 摘要： | 车辙已经成为目前高等级沥青路面的主要病害之一。本文的主要目的是研究不同类型沥青混合料永久变形随温度、偏应力和侧向约束应力水平而变化的规律；设计更加合理的试验方法，并由此得到更加准确的参数，为路面车辙计算和预估提供服务。 为达到此目的，本文首先依据符合实际路面受力状态的原则，从目前常用的试验方法中优选出三轴重复荷载永久变形试验并设计了合理的试验参数。然后对AC20a、AC20b(不同级配)和SMA13沥青混合料进行了试验和分析；并采用三阶段变形分别描述的经验性模型以及本文所推导的力学模型详细研究了沥青混合料的高温变形规律。 然后，为克服三轴试验的缺点，即其侧向约束力无法模拟实际路面中随温度、应力和混合料破坏程度而变化；采用对圆柱形试件端面局部加载的思想设计了一种新的研究沥青混合料高温变形规律的试验方法——局部三轴重复加载永久变形试验。通过有限元计算出合理的试件、压盘及底座的尺寸，以满足压盘下部混合料应力均匀且四周的混合料可以提供足够的侧向约束力。利用所设计的新试验对三种沥青混合料进行了试验，并与三轴试验结果进行了对比分析。 接着利用三轴试验和局部三轴试验的结果分别回归出ABAQUS有限元中蠕变模型参数，然后对实际车辙试验建模并计算出车辙，通过与实际车辙试验结果对比，分析了沥青混合料的高温变形规律以及两种试验方法的准确性。 通过试验和有限元计算均发现，温度、应力和侧向应力水平均对沥青混合料变形有不同的显著影响，且随混合料类型而不同。高温与重载对沥青混合料永久变形有相互促进作用；高围压有利于沥青混合料抵抗永久变形。本文所采用的经验性模型及所推导的力学模型均可以较好地描述沥青混合料高温变形规律，推荐用于评价沥青混合料抗变形性能的首选指标是变形稳定期应变率c值，其次是迁移期应变率易值和流动次数F<,N>值。 三轴试验应力状态明确，但其采用固定的围压是不合理的。试验和有限元计算均证明，局部三轴试验在继承了三轴试验优点基础上，考虑了围压的变化，因而所得参数的规律性、稳定性和准确性更好，且试验方法简单；因此，局部三轴试验可以代替三轴试验作为一种评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法，并得到力学分析和数值计算所需的参数。利用ABAQUS有限元模拟试验是可行的，其中的蠕变模型可以较好地描述沥青混合料迁移期和稳定期的变形特性。 |
| 作者： | 张裕卿 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 黄晓明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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