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1、分类号：U416.210710-2012021031博士学位论文考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究丁彪导师姓名职称郑传超教授申请学位级别博士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期22015年4月12日论文答辩日期2015年6月10日学位授予单位长安大学StudyonthefatiguedamageperformanceofasphaltmixturewithconsideringloadinghistoryADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：DingBiaoSupervis
2、or：Prof.ZhengChuanchaoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要疲劳破坏是沥青路面的主要破坏形式之一，沥青混合料的疲劳性能也成为沥青路面的研究热点，然而，现有的小梁疲劳试验都是在常应力幅和常应变幅条件下进行的，这种加载方式是连续的等幅的，与实际路面所受的荷载作用有一定的差异，不同的车流之间会有时间间隙，前后车辆的荷载大小也有差别，因此，本文对应变控制的疲劳试验进行改进，考虑上述因素对沥青混合料疲劳性能的影响，取得了以下成果：首先，开展常应变疲劳试验，研究温度、应变大小、频率等因素对沥青混合料疲劳寿命、累
3、积耗散能、初始劲度、相位角的影响；考虑劲度损伤标准的影响，采用不同疲劳预测模型建立疲劳方程，并且分析各参数之间的关系。其次，以设定的加载次数为终止条件，在不同的加载循环之间设立相等恢复时间，考察多个循环条件下沥青混合料的劲度恢复状况和累积耗散能，并分析了恢复方式、温度及应变大小的影响。N比较了常用的疲劳损伤模型D~曲线的变化特点，得到适合于应变疲劳试验的Nf损伤模型，分析了不同的温度、应变大小及频率对单位周期耗散能和累积耗散能的影响。基于材料力学的基本公式，建立小梁模型，模拟应变控制的疲劳试验，分析不同的劲度标准条件下，小梁的刚度随损伤扩展后的衰
4、减规律。开展了变幅应变疲劳试验，研究加载顺序和加载幅值的变化对沥青混合料疲劳损伤性能的影响，着重分析了高低和低高顺序下沥青混合料的劲度变化和相位角的变化规律；比较了不同的加载顺序和加载幅值条件下的累积耗散能，验证了疲劳损伤的非线性。基于Burgers模型，采用单位阶跃函数将变幅应变写成连续函数的形式，并对其进行拉氏变换和拉氏逆变换，求解出阶跃应变控制条件下沥青混合料的应力解，并且分析了不同的加载顺序和加载幅值以及粘弹性参数的变化对应力解的影响。建立变幅交变应变条件下的粘弹性理论模型，并求解出变幅交变应变条件下沥青混合料的应力解，并将理论解所得到曲
5、线与试验现象进行比较。关键词：沥青混合料；应变疲劳；损伤模型；恢复时间；加载顺序；加载幅值IAbstractFatiguedamageisoneofthemainfailuretypesofasphaltpavement,sothefatigueperformanceofasphaltmixturehasbecomeafocusrecently.Theexitingtrabecularfatiguetestisundertheconditionofconstantstressamplitudeorconstantstrainamplitude,t
6、hisloadingwayiscontinuousanddifferentfromtheactualloadwhichasphaltpavementsuffer.Infact,thereistimeintervalbetweenvehiclesandloadsizeofvechilesisdifferent.Therefore,byimprovingthestrain-controlledfatiguetest,thispaperstudiedtheimpactofthefactorsaboveonasphaltmixture,andthemai
7、nresultsareasfollows:First,bythetest,thispaperanalyzedtheinfluenceoftemperature,strainsizeandfrequencyonthefatigueperformanceofasphaltmixture,includingfatiguelife,cumulativedissipatedenergy,initialstiffnessandphaseangle.Withdifferentstiffnessdamagecriteriasandpredictionmodels
8、,fatigueequationswereestablishedandparametersareanalyzed.Secondly,in
