文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
基于长寿命沥青路面设计理念的沥青混合料疲劳阀值研究
姓名:朱建平
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:张敏江
2011-03
硕士研究生学位论文摘要 I
摘要
本研究依托交通运输部行业联合科技攻关项目“重载交通下长寿命沥青路面结构应用
技术研究”,基于长寿命沥青路面设计理念,对沥青混合料的疲劳阀值展开探索性研究。
文献调查表明,对于沥青混合料的疲劳阀值,即疲劳极限应变,理论上是存在的,要进
行长寿命结构设计,须明确不同沥青混合料的疲劳阀值,而现有的疲劳寿命预估模型不
能准确表征沥青混合料在小应变状态下的疲劳特性,也不能直接推导出疲劳阀值。因此,
选择合理的疲劳阀值指标,研究疲劳阀值的室内试验方法,是进行经济、合理的设计长
寿命沥青路面结构的一个关键前提。
本文试验研究选用了 AC-25、ATB-25 和 AC-20 三种沥青混合料,其中 AC-20 是改
性沥青混合料。混合料的级配设计原则为接近工程实际,主要以疲劳性能研究为主,成
型的疲劳试件的设计空隙率为 6%。采用四点弯曲疲劳试验,进行 15℃、10Hz 条件下的
半正失波形加载。分别设定不同的控制应变,进行试验并获得对应疲劳寿命。因此混合
料的路用性能(动稳定度、低温弯曲破坏应变和冻融劈裂残留强度比)指标仅作为验证
性指标,以确保研究的混合料满足工程中的最普遍适应性。
本研究在分析国内外疲劳模型基础上,将传统疲劳方程中引入疲劳阀值参数,建立
具有疲劳阀值意义的三参数应变-疲劳寿命幂函数模型。对高速公路中常用的三种沥青混
合料进行疲劳阀值研究,求解出相应的疲劳阀值,为长寿命沥青路面设计提供理论依据。
并进行了低应变的附加疲劳试验,建立劲度模量与疲劳寿命的衰变方程,介绍了用外延
法预测低应变的疲劳寿命的方法,得到试验条件下的低应变的疲劳寿命,并与传统幂函
数模型和本文研究的三参数模型进行对比分析。研究表明,三参数应变-疲劳寿命幂函数
方程更具有代表性和更高的可靠度,预估低应变区域疲劳寿命效果更佳。采用本研究得
到的疲劳阀值作为设计控制指标,利用有限元软件,对目前国内两种路面典型结构进行
长寿命设计,结果表明,半刚性基层和柔性基层结构都有实现长寿命的可能。
关键词:长寿命沥青路面;设计理念;沥青混合料;疲劳阀值;疲劳寿命
IV Abstract 硕士研究生学位论文
Abstract
This study relies on the Ministry of Transport Industry Joint scientific and technological
project “The Application Research about Long-Life Asphalt Pavement Structure under Heave
Traffic”. Based on long-life asphalt pavement design idea, this study tentatively researches the
fatigue threshold of asphalt mixture. According to the results of literature review, the fatigue
threshold of asphalt mixtures, . fatigue limited strain, exist theoretically and is the critical
index for the design of long-life asphalt pavement. The current fatigue model of asphalt mixture
can't describe the fatigue behavior exactly under the low strain condition. Therefore, it is premise
for economical and reasonable long-life asphalt pavement to study the fatigue threshold testing
method and choose the proper values for different asphalt mixtures.
Three kinds of asphalt mixture AC-25, ATB-25 and AC-20 are designed to prepare
specimens. The mixture