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纤维沥青混凝土粘弹性能研究

侯金成  
【摘要】:近年来,我国的公路交通事业蓬勃发展,高速公路总里程已经跃居世界第二位。在欣欣向荣的背后,路面的早期破坏状况比较严重,大多沥青路面的使用寿命很难达到设计使用寿命。与普通沥青混凝土相比,纤维沥青混凝土具有更好的路用性能,将其应用在路面之中,可以减少路面开裂,延长路面的使用寿命,它的这些优点已经在诸多的实验及工程实践中被人们认识到。 本文基于复合材料细观力学及粘弹性力学理论,致力于纤维沥青混凝土的松弛模量的研究,得到了纤维沥青混凝土有效模量的粘弹性解答。探讨了纤维的加入对沥青混凝土泊松比的影响,并研究了几种常见纤维沥青混凝土的应力松弛特性。再则,应用纤维沥青混凝土松弛模量计算结果,应用有限元软件ABAQUS对纤维沥青混凝土进行了模拟试验,比较分析了静、动态荷载作用下沥青混凝土及纤维沥青混凝土的蠕变性能。最后,建立了以聚酯纤维沥青混凝土为面层的六层路面模型,计算了温度为45℃时,纤维沥青路面和普通沥青路面在静态荷载及半矩形周期荷载作用下的静、动态蠕变响应对路面弯沉的影响。 通过与蠕变实验数据曲线相比较,证明了应用纤维沥青混凝土松弛模量公式计算的结果具有较好的精度。应用本文提出的公式,得出一些有益的结论,如:在纤维沥青混凝土的松弛过程中,其泊松比随着基体松弛模量的减小而逐渐增大;纤维沥青混凝土试件在半矩形波式周期荷载作用下由蠕变特性而产生的变形比静态荷载作用下产生的变形小;沥青混凝土面层的静、动态蠕变变形对路表面最大弯沉有很大影响,纤维加入到沥青路面后,能够明显改善路面抵抗变形的能力;沥青路面在矩形波式周期荷载作用下产生的弯沉小于静态荷载作用下的弯沉,纤维的加入能够减小路面动态加载时的最大弯沉及卸载时的残余弯沉。


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