沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法

对沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法进行了研究,提出了完整的试件制备方法、试验设备要求以及试验的边界条件、温度条件和荷载条件等试验参数.对芯样空隙率与原样试件空隙率的转换关系进行了研究,结果表明:放大原样试件的空隙率,可以保证芯样的空隙率满足要求.对沥青混合料流变数的确定方法进行了研究,提出了采用三次样条插值函数分段拟合永久应变-荷载作用次数的关系曲线,分析了永久应变速率的变化规律,并以此确定了沥青混合料的流变数.重点研究了温度和荷载应力对沥青混合料流变数的影响,确定了最佳试验温度(45℃)和轴向应力(700 kPa).最后,对试验方法的重复性和再现性进行了分析,确认该方法精度高,可以作为沥青混合料抗永久变形能力评判的标准试验方法.

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波问歇荷载，进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验。以流动教为评价指标，研究混合料性质（级配组成、沥青用量和空隙率）、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响，对永久应变与荷载作用次数的关系进行非线性回归分析，提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型。结果表明：AC16流动数最高，AC13C次之，而AC20和AC13F流动数相对较小；沥青用量增加0．5％，流动教下降20％～30％；空隙率从4％增加到7％，流动数下降50％左右，应力水平越大，温度越高，流动数越小，而降低幅度也减小；在极端高温和重裁下，不同沥青混合料的流动数较小，其变化幅度不大，不足以明显区分混合料的高温性能.

多序列重复加载试验表征排水沥青路面抗永久变形能力

考虑到实际排水沥青路面全厚度结构的温度场和交通荷载轴载作用,提出一种改进的多序列重复加载实验方法。研究表明可通过对复合流变次数、第二阶段蠕变发展速率及敏感性曲线进行分析,评价不同排水沥青路面结构的高温抗永久变形能力。根据不同路面结构的复合流变次数和第二阶段蠕变发展速率,高温抗变形的能力由劣到优依次为三层排水路面、双层排水路面、单层排水路面;根据敏感性曲线分析,单层排水路面对重载交通敏感性较小,而双层和三层排水路面对重载交通具有显著的敏感性;添加纤维的单层排水沥青路面高温性能和传统密级配路面结构相当。通过对不同排水性路面的累计标准轴载作用次数分析表明,单层排水路面可用于重交通等级的道路,双层和三层排水路面更适用于中等交通等级的道路。

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元VanDerPoel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.

重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.

基于单轴贯入重复剪切试验的沥青混合料永久变形

沥青路面车辙变形越发严重,降低路面使用寿命的同时大大影响行车安全.通过对比分析,提出运用单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料的永久变形.对高速公路沥青路面上中面层最常用的4种沥青混合料进行了不同荷载水平下的单轴贯入重复剪切试验,得到如下结论:单轴贯入重复剪切试验可以做出沥青混合料的三阶段变形;荷载越大混合料永久变形的速率越大,剪切疲劳寿命或流动数越小,当荷载大于或等于1.3MPa时改性沥青混合料在较小的荷载次数内变形过大,发生剪切破坏,而当荷载小于或等于1.1MPa时变形增加极慢,稳定地处于变形的第二阶段而不破坏;抗剪强度较大的沥青混合料抵抗剪切变形的能力较强,改性沥青混合料抵抗剪切变形的能力远大于普通沥青混合料;荷载应力水平和作用次数具有等效性.

重复荷载作用下砂土永久变形预估模型

为预估路基的永久变形,在万能材料试验机上对砂土进行了重复加载动三轴试验,得到了砂土永久变形的发展曲线,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式,并对回归公式进行了可靠性分析。当荷载作用次数为10000次时,现有路基土永久变形模型预估结果与试验结果相对误差最小为52%,最大高达376%;而系数与含水量和回弹模量之间的回归公式相关系数最小值为0·31,平均值为0·41,大于临界值0·28,试验曲线与理论曲线相关系数大于0·99。分析结果表明:建立的砂土永久变形预估公式可靠性较高,而现有预估模型不适用于砂土。

重复荷载下沥青混合料永久变形的粘弹性力学模型

基于修正Burgers模型推导了适用于重复荷载下沥青混合料永久变形规律的粘弹性力学模型,并利用该模型对AC20和SMA13沥青混合料三轴重复荷载永久变形试验结果进行了回归,获得了模型的参数,并对沥青混合料进行了永久变形规律的分析。研究结果表明,沥青混合料在荷载重复作用下,会出现迁移期、稳定期和破坏期3阶段变形规律;模型参数均随温度的升高而降低,但与偏应力水平无关;较高温度和应力均是导致较大永久变形的主要因素。推导出的粘弹性力学模型可以较准确地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形规律,可以用于重复荷载下沥青混凝土永久变形的力学计算与分析。

重复荷载作用下路基土粘弹塑性永久变形预估

为准确描述重复荷载作用下路基土3阶段永久变形特性,在五元件粘弹塑性体蠕变方程的基础上,通过把正弦荷载转化为恒定荷载,推导出重复荷载作用下路基土永久变形理论预估模型;进行了路基土重复加载动三轴试验,获得了路基土永久变形发展曲线,并采用理论模型对试验曲线进行了回归。结果表明:在重复荷载作用下,路基土永久变形发展明显呈现3个阶段;理论模型可以较准确地描述路基土3阶段永久变形特性。

重复荷载作用下碎石粒料弹塑性变形显著非线性阶段的量化表征

为了确定重复荷载作用下碎石粒料弹塑性变形的显著非线性表征阶段,采用精密非黏结材料分析仪(PUMA)进行了100000次重复荷载试验,分析了3种碎石粒料在4种荷载强度下的弹性应变、塑性应变及塑性应变率,借助3种安定准则探讨了不同荷载强度下3种碎石粒料的安定状态,对重复荷载作用下碎石粒料的弹性应变与塑性应变近似线性阶段进行了参数分析,确定了重复荷载作用下碎石粒料弹塑性变形的显著非线性表征阶段。结果表明:当采用Werkmeister安定准则判定时,碎石粒料变形处于Range B安定区间,而采用Chen等和Xiao等提出的安定准则进行判定时,碎石粒料变形处于Range A安定区间,采用Xiao提出的安定准则进行判定时,第1阶段和第2阶段变形的分界点变化规律不明显,且不存在明显的第3阶段;弹性应变和塑性应变线性阶段拟合的斜率参数随起始点位置变化显著,且存在趋稳态势,而截距参数随起始点位置变化不明显;起始点为20000次的线性拟合参数与起始点为30000次、40000次的线性拟合参数相近,且20000次荷载的弹塑性应变占100000次弹塑性应变的93%以上,确定采用前20000次荷载作为碎石粒料显著非线性变形的表征阶段,有利于提高碎石粒料变形行为研究的高效性和经济性。

重复荷载作用下粉土永久变形预估模型

利用万能材料试验系统,在不同含水量、压实度和偏应力等影响因素下,对粉土进行了重复荷载三轴试验;同时根据永久变形试验结果和Tseng-Lytton永久变形预估模型形式,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了含水量与回弹模量双重因素影响下的粉土永久变形预估模型。可信度分析结果表明,所建立的模型可用于粉土的永久变形预估,但所建立的预估模型有必要在以后的工作中根据现场实际情况提出合理的修正系数。

重复荷载作用下沥青混合料流变次数试验

提出基于标准化应变率准则、粗糙惩罚法和霍尔模型的沥青混合料流变次数计算方法,通过重复荷载永久变形试验对3种沥青混合料的流变次数及变异性进行了研究,对其主要影响因素进行了敏感性分析,并以流变次数为主要控制指标建立了沥青混合料永久变形回归公式。研究表明基于标准化应变率准则的流变次数计算方法可以明显地减小计算离散性,计算结果更符合其真实物理意义。温度、荷载水平、围压水平以及加载时间等因素对流变次数均有显著影响。流变次数与斜率b以及不同荷载作用次数下的累积永久变形均有很好的相关性,可以作为沥青混合料抗车辙性能的评价指标。基于流变次数的永久变形回归公式可以在不同的荷载和环境条件下全程预估不同种类沥青混合料永久变形的发展过程。

重复荷载作用下高液限粘土路基永久变形特性分析

重复荷载作用下高液限粘土路基的永久变形对道路正常运行有较大影响。结合FALC3D软件,建立高液限粘土(路堤)及其水泥改良土(路床)的路基弹塑性本构模型,分析路基在不连续半正弦波荷载下产生的动力响应。分析结果表明:在重复荷载作用下土体的永久变形逐渐累积,随着加载次数增加,初始屈服面不断增大,最后趋近于最大加载面;在重复荷载作用下,土体变形在荷载作用初期变形较大,随着荷载重复次数的增加,变形速率逐渐减小;水泥改良后的高液限粘土路床具有抵抗变形能力。该研究对于高液限粘土地区的高速公路建设具有重要的理论意义和实际价值。

三轴重复加载永久变形试验研究

考虑沥青混合料在不同温度条件下的车辙情况,充分模拟路面的实际受力情况,进行四种不同级配沥青混合料(分别为GAC-13、GAC-20、GAC-25和ATB-25)三轴重复加载永久变形试验,分析和研究沥青混合料在标准轴载0.7MPa与不同温度水平作用下的流动变形特性,并将三轴试验与车辙试验的结果进行比较。目的在于提出能够有效评价沥青混合料高温性能的指标。

交通荷载作用下低路堤累计永久变形试验研究

采用低路堤高速公路设计方案时,交通荷载会对路基的应力和变形产生较大的影响。文章通过破坏轴向应力试验与累积永久应变试验,模拟了交通荷载对路基的循环作用,研究了不同频率、不同围压、不同应力水平下交通荷载引起的路基变形特征,提出交通荷载作用下低路堤产生沉降的主要因素,供低路堤的设计和处理参考。

基于永久变形试验的沥青混合料损伤分析

为分析沥青混合料的损伤特性,进行了两种沥青混合料的重复荷载永久变形试验,采用Kachanov损伤律推导了沥青混合料的损伤演化方程,并根据试验结果确定了损伤参数.结果表明,耦合损伤的力学模型较好地描述了沥青混合料三阶段的变形特性.在荷载作用下,沥青混合料损伤单调增加,而接近破坏时损伤会急速发展;在较高的应力和温度条件下,损伤值较大,且损伤发展较快.荷载作用次数达到流动数时,2种沥青混合料的损伤值基本介于0.14～0.15之间,表明在永久变形的迁移期和稳定期同样存在损伤,只是损伤值较小,并且可以近似看成线性损伤,但将其忽略是不合理的.

循环荷载作用下水泥土桩复合地基的临界循环应力比和永久变形分析

通过循环荷载作用下水泥土桩复合地基的室内模型试验,考虑复合地基的垫层、加固层以及下卧层的相互作用,研究了循环荷载作用下水泥土桩复合地基的竖向永久变形发展情况,考虑了复合地基的固结状态、循环应力比的大小及加荷频率对竖向永久变形的影响,得到了水泥土桩复合地基的临界循环应力比和竖向永久变形随加荷周数、加荷频率和固结状态而变化的规律,对于控制复合地基的工后沉降具有重要的参考价值。

交通荷载作用下饱和软基的模型试验及变形分析

采用自行研制的油压式循环加载系统室内模拟交通荷载的作用 ,对饱和软粘土地基的变形性状进行了大比尺的室内模型试验 ;考虑了饱和软基的固结状态、循环应力比的大小对竖向永久变形的影响 ;得出了饱和软粘土地基的临界循环应力比和竖向永久变形及孔隙水压力随加荷周数和固结状态的变化规律 ;模型试验及变形分析研究 ,对交通荷载下饱和软基的工后沉降计算具有重要参考价值。

粘土永久变形预估模型试验与仿真研究

路基永久变形影响沥青路面的车辙,经详细分析推荐出路基土永久变形试验方案,对粘土进行了重复加载动三轴试验,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式.采用扩展的Drunker-prager土体本构模型,对于粘土重复加载动三轴试验进行了有限元仿真.试验曲线或有限元仿真曲线与预估模型均比较吻合,相关系数R2均在0.99以上;模型参数的回归公式的相关系数R2最小值为0.53,大于临界值0.50.分析结果表明:建立的粘土永久变形预估模型可靠性较高,可以用有限元仿真来代替部分室内重复加载动三轴试验.