沥青混合料粘弹性连续损伤疲劳特性研究

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1、分类号：U41；U210710-2013221142专业硕士学位论文沥青混合料粘弹性连续损伤疲劳特性研究张东阳导师姓名职称李新军教授专业学位类别申请学位类别硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2015年4月25日论文答辩日期2015年6月8日学位授予单位长安大学StudyonViscoelasticContinuumDamageFatigueCharactersofAsphaltMixturesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate

2、：ZhangDongyangSupervisor：Prof.LiXinjunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要沥青混合料具有粘弹性性，是道路工程中最为重要的建筑材料，由于混合料疲劳破坏是沥青路面最为严重的病害之一，路面的维修和养护对道路管理的压力越来越大。为提高沥青路面的使用寿命和性能，研究其自身的粘弹特性，转变以往路面以静态模量为基础的设计理论，对于沥青路面结构设计及其动态力学响应有着重要的意义。本文利用简单性能试验仪（SPT）首先对AC-13、炭黑改性AC-13两

3、种沥青混合料进行了动态模量试验，利用Origin数值分析软件进行非线性拟合，确定出动态模量和相位角主曲线，获取粘弹性动态参数，分析了两种混合料的粘弹性能以及外掺炭黑对沥青混合料粘弹性的影响。然后，对AC-13、AC-16和AC-20等三种不同级配的沥青混合料在不同温度、不同频率条件下也进行了动态模量试验，确定主曲线，进行了对比分析。最后，对粘弹性本构方程模型中的基本粘弹性参数进行分析，在其本构方程的基础上，根据弹性－粘弹性对等原理把Schapery的粘弹性理论简单化，进而得到线粘弹性本构方程。在此

4、基础上，结合连续损伤理论入手，提出了一种基于粘弹性连续损伤理论的新疲劳试验方法，构建线粘弹性连续损伤理论模型，建立起损伤程度和有效劲度的关系，最后得出混合料疲劳寿命方程。关键词：沥青混合料；粘弹性连续损伤；动态模量；相位角；主曲线；疲劳寿命方程IAbstractTheasphaltconcretemixtureischaracterizedasaviscoelasticmaterial,aswellasthemostsignificantengineeringmaterialwidelyadopt

5、edinroadpavementconstructions.Meanwhile,fatiguecrackingofasphaltpavementisknowntobeoneofthemostdominateddistresses,whichresultsintheemphasizingonpavementmaintenancesandoperationmanagements.Theresearchfocusesonviscoelasticcharacterofasphaltmixtureandsw

6、itchesthehackneyedtheoriesthatbasedonstaticmodulustoadifferentperspective,whichdevotestoimprovetheperformanceandlifespanofasphaltpavementaswellasthedesignprogressofpavementstructureandresponseunderloads.Firstly,thispaperconductedaseriesofdynamicmodulu

7、stestwithAC-13andAC-13mixtogethercarbonblackofasphaltmixturesonaSimplifiedPerformanceTestermachine,andprocessednonlinearfittingutilizingOriginsoftware.Basedonitsdataanalysis,thedynamicmodulusandphaseanglemastercurvesweredetermined,thenviscoelasticdyna

8、micparameterswereobtainedandviscoelasticcharactersandeffectofmodifiersonvariousasphaltmixtureswereanalyzed.Secondly,thispaperalsoconducteddynamicmodulustestwithAC-13,AC-16andAC-20ofasphaltmixtures,determinedthemastercurves,andcontrastivelystud