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沥青混凝土路面温度与老化梯度特性研究

张其践  
【摘要】:沥青路面因其良好的高温稳定性,低温抗裂性,行驶平稳舒适,噪音低等特点,被广泛应用国内外高等级公路上。同时,沥青混凝土材料是一种环境敏感性材料,其材料性能在低温温度场,高温温度场以及老化的作用下,材料参数会发生变化。高温时,沥青路面路表温度一般最高,随着深度的增加,温度逐渐降低;低温时,沥青路面一般路表温度最低,随着深度的增加,温度逐渐升高;而沥青材料是一种温度敏感性材料,随着温度的变化,材料模量也会相应变化,温度低时模量值较高,材料主要呈现弹性,随着温度的升高,材料模量值降低,由弹性逐渐转变为粘弹性。在长期老化的作用下,路表老化程度最高,相应的材料模量值也最高,随着深度的增加,材料模量呈现梯度变化。而传统的沥青路面设计中,一般都假定沥青路面材料参数为完全均匀的,这势必与沥青路面的实际使用情况存在较大的差异。 本文主要考虑了沥青路面在低温温度场,高温温度场以及老化作用下,路面结构的梯度特性,并分别建立了考虑路面结构材料参数梯度变化的梯度模型和未考虑材料参数梯度变化的均匀模型,并进行了对比计算分析。在低温温度场作用下,主要计算分析了温度应力,并采用了状态空间微分求积法(SS-DQM)进行温度应力计算,并考虑了不同温缩系数对路面抗裂性能的影响;老化方面,考虑了路面结构在长期老化作用下材料参数的梯度变化,也分别对比了均匀模型和梯度模型的计算结果;高温温度场下,考虑了沥青材料的粘弹特性,采用了广义Maxwell模型进行数值分析。 最终得到沥青路面在低温温度场,长期老化,高温温度场作用下路面结构材料参数与力学响应的梯度变化规律。


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