瀝青混合料動(dòng)態(tài)回彈模量及其Master Curve研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)瀝青路面設(shè)計(jì)方法中，取20℃的靜態(tài)蠕變模量值，作為瀝青路面路表彎沉值的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)；取15℃的靜態(tài)蠕變模量值，作為瀝青路面層底拉應(yīng)力的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。靜態(tài)蠕變模量值雖然在一定程度能夠反映瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)，但是局限性比較大，考慮溫度范圍較窄，且忽略荷載作用方式對(duì)瀝青路面力學(xué)響應(yīng)的影響。在國(guó)外很多設(shè)計(jì)方法中，包括廣具影響力的MEPDG設(shè)計(jì)方法，采用半正弦波連續(xù)加載方式得到動(dòng)態(tài)模量值作為瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)，相比于國(guó)內(nèi)靜態(tài)蠕變模量的取

2、值，動(dòng)態(tài)模量考慮了不同的溫度，并且采用動(dòng)態(tài)加載的方法，能夠獲得瀝青混合料各種溫度和各種頻率下的模量值，從而較好的反映瀝青路面現(xiàn)實(shí)情況。
　　然而，即使是國(guó)外常用的動(dòng)態(tài)模量，在它們推薦的測(cè)試規(guī)程中，如AASHTO TP62-03，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的加載波形也考慮得十分簡(jiǎn)單，即單一的半正弦波加載，沒有考慮到瀝青路面沿著深度方向的荷載波形的變化，即由矩形波先漸變成半正弦波，隨著深度的繼續(xù)增加，再由半正弦波漸變成鐘罩形波。另一方面，車輛荷載對(duì)瀝青

3、路面的作用，在單個(gè)車輛的軸與軸之間，以及車輛與車輛之間，都會(huì)或短或長(zhǎng)的間歇時(shí)間。在這個(gè)間歇時(shí)間內(nèi)，瀝青路面上是沒有車輛荷載作用的。也就是說(shuō)，在一個(gè)車輛荷載作用之后，與下一個(gè)車輛荷載作用之前，瀝青路面會(huì)有一個(gè)“休息”時(shí)間，即Rest Period。這個(gè)休息時(shí)間使得瀝青路面有一個(gè)彈性回彈恢復(fù)的階段。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要模擬這個(gè)階段，就需要考慮加載波形之間的間歇時(shí)間。動(dòng)態(tài)回彈模量就是考慮了該Rest Reriod的存在。因此不同荷載波形下的動(dòng)態(tài)回彈模量

4、值，能夠更好的模擬瀝青路面實(shí)際情況。不幸的是，目前已有的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法中，并沒有考慮Rest Period的影響。
　　正是因?yàn)槟壳耙延械臑r青混合料動(dòng)態(tài)模量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)規(guī)程中，并沒有考慮不同的加載波形，也沒有考慮Rest Period，使得迄今為止，國(guó)內(nèi)外還沒有獲得真正意義上瀝青混合料的動(dòng)態(tài)回彈模量。而實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)態(tài)回彈模量試驗(yàn)，會(huì)受設(shè)備的限制，難以得到極限情況下的瀝青混合料動(dòng)態(tài)回彈模量值。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)回彈模量值擬合Mast

5、er Curve，可以較好的彌補(bǔ)室內(nèi)試驗(yàn)，因設(shè)備限制而得到極限情況下的瀝青混合料動(dòng)態(tài)回彈模量值。本文首先通過萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)UTM-100的自定義模塊UTS.019，編寫程序并考慮了不同的加載波形，包括矩形波、半正弦波、鐘罩波；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)Rest Period vs Loading Times的自由調(diào)整；使得荷載波形能夠在矩形波、半正弦波、鐘罩波之間選擇，從而能夠在實(shí)驗(yàn)室獲得矩形波、半正弦波、鐘罩波間歇加載方式下的瀝青混合料動(dòng)態(tài)回彈模量值

6、。
　　其次，運(yùn)用矩形波、半正弦波、鐘罩波間歇加載方式下，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)了瀝青混合料的動(dòng)態(tài)回彈模量值，并通過所測(cè)得的動(dòng)態(tài)回彈模量值，采用非線性最小二乘法，推得了各種波形間歇加載方式下的動(dòng)態(tài)回彈模量的Master Curve。最后，運(yùn)用瀝青路面不同路面深度下對(duì)應(yīng)的荷載波形動(dòng)態(tài)回彈模量Master Curve，得到了相應(yīng)溫度、相應(yīng)頻率下的動(dòng)態(tài)回彈模量值，并將其作為有限元計(jì)算的模量參數(shù)，進(jìn)行了瀝青路面有限單元法計(jì)算，獲得了考慮動(dòng)態(tài)回彈模量