沥青混合料的疲劳性能
纤维沥青混合料的疲劳性能探究
纤维沥青混合料的疲劳性能探究摘要：本文在对纤维作用机理分析的基础上，通过掺加不同的纤维类型，对比分析了沥青混合料的疲劳性能，试验发现，可发现在不同的应力幅度下，掺入两种纤维后混合料的疲劳寿命均较普通沥青混合料有所增加，聚酯纤维的疲劳性能较木质纤维好。
关键词：沥青路面；纤维沥青；疲劳性能中图分类号：文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）02- 由于纤维沥青路面结构具有路面性能优良，施工工艺较易实现等优点其在国内得到越来越多的应用和研究，但是由于国内对纤维沥青路面的应用时间较晚，其还存在很多的问题需要深入研究。
其中沥青混合料的疲劳性能是后续研究的重点。
沥青路面在环境荷载和行车荷载作用下，受到轮胎的驶入驶离，其路面受力状态为长期处于应力应变交替。
导致路面材料出现了疲劳变化。
而当行车荷载超过一定次数，沥青混合料的材料也发生了老化变硬，在荷载作用下，路面材料内部的应力积累超过了材料本身的强度，路面编号出现裂纹，最终会产生了疲劳断裂破坏。
疲劳破坏已经是当前沥青路面破坏的主要形式之一。
本文对纤维沥青混合料的疲劳性能进行了分析和研究。
1.纤维沥青混合料的制备1.1原材料室内试验采用克拉玛依90#沥青。
用于纤维沥青混合料粗细集料和矿粉质量应满足现行规范的相关规定，对粗集料的要求应具有良好的颗粒形状，质量均匀、洁净、干燥、无风化、无杂质，并且有足够的强度、耐磨耗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗冲击性、耐磨光性、抗破碎性以及与沥青的良好粘附性。
为了研究不同纤维对沥青混合料疲劳性能影响，本文分别采用了不掺纤维、0.3%的木质素纤维好0.3%的聚酯纤维。
1.2 级配设计纤维沥青的级配选择为悬浮密实类的ac-131级配。
级配设计时，为了保证级配设计良好，其矿料全部采取经水洗烘干后的单一粒径集料配制而成.纤维沥青混合料的配合比设计需要考虑到纤维的类型和掺量，在所用材料和矿料级配确定后，选择若干种纤维掺量，按马歇尔设计方法确定不同纤维掺量下的最佳沥青用量，然后在各自的最佳沥青用量下进行水稳定性、低温抗裂性能和高温稳定性试验，分别得出纤维掺量与残留稳定度、抗弯拉强度、最大弯拉应变和动稳定度的关系曲线，由此关系曲线得出纤维最佳掺量和满足规范指标要求的经济掺量也就是最小纤维掺量，最后综合高温性能、耐水性能和经济性，确定工程使用合适的纤维掺量。
沥青混合料的疲劳性能
试验结果与路用性能间的关系
模型, 而实际车轮荷载均为动态。由于路面结构 棱角尖锐、表面粗糙的开级配集料通常由于难以压实而造成高的孔隙率，这可能是引起裂缝的原因并进而导致沥青混合料疲劳寿命的
缩短。
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
6
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
2.1 混合料劲度 从疲劳观点来看，沥青混合料的劲度模量是
一个重要的材料特性。任何影响混合料劲度的 变量，诸如集料与沥青的性质、沥青用量、混 合料的压实度与孔隙率，以及反映车辆行驶速 度的加载时间和所处的环境条件等都会影响它 的疲劳寿命。
7
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
在过去几十年里各国的很多研究者通过实验对路面的疲劳特性做了大量研究，归纳起来分为三类：
破损有着不可忽视的作用。 SHRP在压实沥青混合料重复弯曲疲劳寿命测定的标准试验
在断裂力学分析法中裂缝的延伸长度与应力集中因子之间的关系式通常以Paris方程表示：
N——荷载作用次数。
方法（SHRP-M-009）中还给出了累积消散能及消散能累积到破坏时的计算方法。
本身对荷载的时变因素具有相当的敏感性, 因而 沥青种类和硬度对沥青混合料疲劳寿命的影响基本上可以用它对混合料劲度的作用来衡量。
材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响 由于路面结构本身对荷载的时变因素具有相当的敏感性, 因而在实际动态荷载作用下所表现出的力学性能通常与静态模型的情况存在较
大差异, 对路面的早期破损有着不可忽视的作用。
根据实验，在控制应力加载模式中，疲劳寿 命随混合料劲度的增加而增加。
但是，在控制应变加载模式中，疲劳寿命则 随混合料劲度的增加而降低。 2.2 混合料的沥青用量
沥青混合料疲劳试验
沥青混合料疲劳试验沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料在交通载荷作用下的疲劳性能的一种重要方法。
本文将介绍沥青混合料疲劳试验的目的、试验方法、试验结果的分析以及对道路工程的意义。
一、试验目的沥青混合料疲劳试验的主要目的是评估沥青混合料在交通载荷下的疲劳性能，以确定其在实际道路使用中的耐久性和寿命。
通过疲劳试验，可以了解沥青混合料在长期交通荷载下的变形和破坏情况，为道路工程的设计和施工提供科学依据。
二、试验方法沥青混合料疲劳试验通常采用梁式疲劳试验机进行。
试验时，将沥青混合料制成试件，然后在试验机上施加交通载荷，通过循环加载和卸载的方式模拟实际道路上的交通荷载作用。
在试验过程中，记录试件的应力、应变和循环次数等参数，以评估沥青混合料的疲劳性能。
三、试验结果分析通过沥青混合料疲劳试验得到的试验结果可以进行多方面的分析。
首先，可以通过绘制应力-循环次数曲线来评估沥青混合料的疲劳寿命。
曲线的形状和斜率可以反映沥青混合料的疲劳特性。
其次，可以计算出试件的疲劳强度和疲劳指数等参数，用于评估沥青混合料的疲劳性能。
此外，还可以通过观察试件的破坏形态和表面裂纹情况，进一步分析沥青混合料的疲劳破坏机制。
四、对道路工程的意义沥青混合料疲劳试验对道路工程具有重要的意义。
首先，通过评估沥青混合料的疲劳性能，可以选择合适的沥青混合料类型和配合比，以提高道路的耐久性和使用寿命。
其次，可以根据试验结果对道路结构进行优化设计，以减少疲劳损伤和维修成本。
此外，疲劳试验还可以用于评估不同施工工艺和材料改性方法对沥青混合料疲劳性能的影响，为道路工程的技术改进提供参考。
沥青混合料疲劳试验是评估沥青混合料疲劳性能的重要方法。
通过试验可以评估沥青混合料的疲劳寿命、疲劳强度和疲劳指数等参数，为道路工程的设计和施工提供科学依据。
沥青混合料疲劳试验的结果分析可以帮助优化道路结构和材料选择，提高道路的耐久性和使用寿命。
因此，沥青混合料疲劳试验在道路工程中具有重要的应用价值。
基于耗散能评价沥青混合料的疲劳性能
Ｅｎｇｉ ｎ ｅｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｍａｔ ｅｒ ｉ ａｌ ＆ Ｅｑ ｕｉ ｐｍ ｅｎ ｔ
基于耗散 能评价沥青混合料 的疲 劳性 能
严 建 新
（ 上 海南 汇地 产 有 限公 司 ， 上海 ２ ０ １ ３ ０ ０ ）
摘
要： 疲 劳开 裂 是 由于 交 通 荷 载 重 复 作 用 而 导致 破 坏 累积 的过 程 ， 是 沥 青 路 面 结 构破 坏 的一 种 主 要 形 式 。弯 曲 疲 劳 发
加 载周 期 的耗散 能计 算式 为 ：
Ｗ ＝１ Ｔ 。 。 ｓ ｉ ｎ 。 （ １ ）
平 行 试验 。两 点梁弯 曲试 验仪 如 图 ２所示 。
试 件破坏通 常发生在距底 部 １ ／ ３ 高处 ， 此处 受 到最 沥青 混合 料 初 始劲 度 模量 通 常 定义 为 第 ５ ０次加
有关 ， 对于应力控制加载模式 ， 每次 加 载 的耗 散 能 随 试验 中混合料 类 型选 用最 大粒径 １ ０ ｍ ｍ密 级配 沥
着 荷 载作 用 次 数 的增 加 而增 大 ： 而对 于应 变 控 制 加载 青碎 石 （ Ｄ Ｂ Ｍ） 或沥青 混凝 土 ； 胶结 料选 针人 度 １ ０ ０ （ 单
如 图 ８所 示 。
器 工程材料 与设备
Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅｅｒ ｉ ｎ ｇ Ｍ ａｔ ｅｒ ｉ ａ ｌ ＆ Ｅｑｕｉ ｐｍ ｅｎ ｔ
１ ， 骝箍 耀
（
２
ｌ
５
（
１
Ｏ
５ ０
能 随着加 载 次数 的增 加 逐渐 减小 。 耗 散能 的滞 变 回线 寿命控 制指标 时 ， 所 得 到 同一类 试件 疲 劳寿命 的差异 。
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理
沥青混合料四点弯曲疲劳实验模块实验原理一、材料疲劳行为沥青混合料是一种典型的粘弹性材料，其在长时间和重复载荷的作用下会表现出明显的疲劳行为。
在疲劳过程中，沥青混合料的力学性能会发生变化，逐渐降低至失效。
因此，了解沥青混合料的疲劳行为对于评估其使用寿命和耐久性具有重要意义。
二、弯曲应力分析四点弯曲疲劳实验是一种常用的测试方法，用于评估沥青混合料在重复弯曲应力作用下的性能。
在实验中，试样放置在两个相对的支撑点上，并在试样的中部施加弯曲应力。
随着应力的重复加载，试样内部的应力分布发生变化，导致其性能逐渐降低。
三、重复加载条件在四点弯曲疲劳实验中，试样需要承受重复的弯曲应力。
这些应力的频率、幅值和循环次数等参数对于实验结果具有重要影响。
通过对这些参数的调整，可以模拟不同使用条件下的疲劳损伤。
四、疲劳损伤机制在重复加载条件下，沥青混合料内部会发生微裂纹、颗粒破碎和粘聚力损失等损伤机制。
这些损伤会导致试样的强度和刚度逐渐降低，最终导致断裂失效。
通过对这些损伤机制的研究，可以深入了解沥青混合料的疲劳性能和耐久性。
五、实验数据处理实验数据处理是四点弯曲疲劳实验的重要环节之一。
通过对实验数据的分析，可以得出试样的应力-应变曲线、弹性模量、弯曲强度等力学性能参数。
同时，还可以计算试样的疲劳寿命和损伤因子等指标，以评估其耐久性。
六、寿命预测模型基于实验数据和理论分析，可以建立寿命预测模型，用于估算沥青混合料在不同条件下的使用寿命。
这些模型通常考虑材料的性能参数、环境因素和使用条件等因素，通过数学公式或计算机模拟方法进行预测。
七、材料优化建议通过对四点弯曲疲劳实验结果的分析，可以为沥青混合料的优化提供建议。
例如，调整原材料的配比、添加增强剂或优化加工工艺等措施可以提高材料的耐久性和使用寿命。
此外，还可以针对特定的使用环境和工程要求，选择适合的沥青混合料类型和设计方法。
八、实验局限性评估虽然四点弯曲疲劳实验是一种有效的测试方法，但仍存在一定的局限性。
沥青混合料四点弯曲疲劳试验
沥青混合料四点弯曲疲劳试验1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个可能听起来很呕心兑现话题，但实际上却超有意思的内容——沥青混合料四点弯曲疲劳试验！或者你可以叫它“沥青测试派对”，因为在这个过程中，我们要通过实验来探讨沥青在轮胎下“跳舞”的表现，会不会像舞王一样潇洒自如，还是像个没节奏的菜鸟，在马路上摇摇欲坠。
想想都刺激~在路面上开车的时候，车子在不同的温度、湿度、品味各异的路况下，沥青混合料究竟会发生些什么？市面上卖的各种沥青材料有啥不同的性能？其实，这可是我们必须搞明白的事情，毕竟，安全驾驶可是大事，要是连路面都自己“出轨”，那可就不妙了。
2. 什么是四点弯曲疲劳试验？2.1 概念介绍那么，四点弯曲疲劳试验到底是个啥玩意儿呢？简单来说，这个实验主要用来测试沥青混合料在疲劳作用下的强度和韧性。
别担心，我没想让你考上研究生，而是想给大家普及一下这个原理。
就像你在高强度锻炼时，是否会出现“腿软”的感觉一样，当沥青混合料被反复弯曲时，它也会体验到“疲倦”。
我们要通过实验来探究它到底能撑多久，不至于先“心态崩溃”。
2.2 实验过程好，具体的实验过程就有点像拍电影，得有个富有想象力的导演。
我们要先把老大沥青混合料准备好，之后用专门的设备把它放入四点弯曲的试验机里。
哎呀，真是有点儿科技感啊，想象一下，沥青混合料就像个大明星，正在舞台上被聚光灯照耀。
我们通过施加一定的力量，让它在四个接触点弯曲，不断测试着它的极限。
3. 实验数据分析3.1 数据解读到了最后，大家最期待的结果终于来了！经过几轮的肃穆试炼，咱们得到了实验数据，可以说这就像考试成绩一样，让人既紧张又期待。
通过观察沥青的变形、裂纹等现象，我们能得出它的疲劳寿命，多长时间它才能安稳地工作，真是“人间不值得”般的反复折腾！有的沥青混合料恰如其分，毫无怨言地维持着；有的就似乎“心有余而力不足”，一下子就那么崩塌了，简直让人心疼。
3.2 生活中的应用要知道，这些数据不仅仅是纸上谈兵，它们能让我们更好地选择和使用沥青材料。
纤维沥青混合料的疲劳性能探究
Ｆ Ｉ 为疲劳参数 。 ３ ． 试验结果分析 对 比不 同的纤维种类 ，得 出纤维 沥青混合 料的疲 劳试 验
试 验 结 果 如表 ２ 所示 。 表 ２ 纤 维沥 青 混 合 料 的疲 劳试 验 结 果
１ ． 纤维沥青混合料的制备 １ ． １ 原 材 料 室 内试验采用 克拉玛 依 ９ ０ ＃ 沥 青。用于 纤维沥青 混合料 粗细集料 和矿粉质 量应满足现 行规范 的相关规定 ，对 粗集料 的要 求应具有 良好的颗粒 形状 ，质量 均匀、洁净 、干 燥、无 风化 、无杂质 ，并且有足够 的强度 、耐 磨耗性 、抗 冻性、耐 腐蚀 性、抗冲击 性、耐磨光性 、抗破碎性 以及与沥青 的 良好
纤维 的疲劳性 能较木质纤维好 。 【 关键词 】 沥青路 面；纤维沥青；疲劳性能
中图分类号 ： 文 献标识号 ：Ａ 文章编号 ：２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ６ ８ — ０ ２ 到初始劲度 的 ５ ０ ％或更低 为疲劳破坏标准 。 由 于 控 制 应 力 的 加 载 模 式 破 坏 概 念 比 较 清 楚 ， 所 以 本 文利 用应 力控 制 方式 来研 究 沥青 混合 料 的疲 劳特 性 。试 验 采用 Ｍ Ｔ Ｓ试验 机 进行 ，试 验 时 的要 求 为：试 件 的 尺 寸为 ５ ×５ ×２ ０ ｃ ｍ的 柱 体 试 件 ，加 载 荷 载 时 ，采 用 三 分 点 方 式 加 载 ， 为 了更好 的模拟 车辆荷载对 路面 的影 响，采用 的加 载的频率 为１ ０ Ｈ Ｚ 。试 验 结 果 可 用 下 式 来 表 示 ： ， 式 中 为 疲 劳 破 坏 时
重点 。
沥青路面 在环境荷载 和行车荷载 作用下 ，受 到轮胎 的驶
沥青混合料疲劳方程
沥青混合料疲劳方程一、沥青混合料疲劳方程的背景和目的疲劳是指材料在循环应力或应变作用下，局部结构损伤逐渐累积并最终导致破坏的现象。
沥青混合料作为道路建设的主要材料，其疲劳性能对道路的使用寿命和安全性具有重要影响。
因此，建立沥青混合料疲劳方程的目的主要是为了预测和评估沥青混合料在疲劳载荷作用下的性能，为道路工程提供设计依据，提高道路的使用寿命和安全性。
二、沥青混合料疲劳方程的原理和方法沥青混合料疲劳方程是基于材料力学和疲劳理论建立的数学模型，用于描述沥青混合料在疲劳载荷作用下的性能。
一般来说，沥青混合料的疲劳方程是根据实验数据拟合得到的。
实验过程中，通过对沥青混合料试样施加循环应力或应变，并记录其响应，最终得到疲劳方程的参数。
三、沥青混合料疲劳方程的参数确定沥青混合料疲劳方程的参数是通过实验得到的。
实验过程中，需要控制应力或应变幅值、频率等参数，并对试样进行多组实验，以得到可靠的参数。
此外，为了提高预测的准确性，还需要对实验数据进行拟合和优化，以得到最佳的参数值。
四、沥青混合料疲劳方程的应用范围和局限性沥青混合料疲劳方程可以用于预测和评估沥青混合料在疲劳载荷作用下的性能。
然而，其应用范围和局限性也需要考虑。
一般来说，沥青混合料疲劳方程适用于已知的材料属性、应力或应变幅值、频率等条件下的疲劳预测。
然而，对于一些复杂条件下的疲劳性能，如高温、低速加载等，还需要进一步研究和改进疲劳方程。
五、沥青混合料疲劳方程与其他评估方法的比较除了沥青混合料疲劳方程外，还有其他评估方法可以用于预测和评估沥青混合料的性能。
例如，有限元分析方法可以通过模拟材料在不同条件下的响应，预测材料的疲劳性能。
此外，还有一些基于人工智能和机器学习的评估方法，如神经网络、支持向量机等，可以用于预测材料的疲劳性能。
与这些方法相比，沥青混合料疲劳方程具有简单、直观、易于实现等优点，但其预测准确性可能受到实验条件和数据质量等因素的影响。
六、沥青混合料疲劳方程的发展趋势和展望随着科学技术的发展和应用需求的增加，沥青混合料疲劳方程将会得到进一步的发展和完善。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
24
式中：c——裂缝长度；
4 试验结果与路用性能之间的关系
由于室内沥青混合料疲劳特性试验条件与实际 道路上的情况有较大差别，因此由室内疲劳试验 所获得的的疲劳方程并不能直接用于实际道路的 疲劳寿命预估，必须进行必要的修正和调整，这 是一个十分复杂且不易解决的问题。P.S.Pell根据
产生劲度值相对高的混合料，而纹理光滑的圆集
10
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
料形成劲度较低的混合料，因而对疲劳可以产
生不同的影响。
2.6 针入度
Myre对不同沥青的混合料分别进行了常应 力和常应变疲劳试验,结果表明:对于常应变荷 载模式,沥青越软,混合料疲劳寿命越长。而对 于常应力荷载模式,则反之。
根据实验，在控制应力加载模式中，疲劳寿 命随混合料劲度的增加而增加。 但是，在控制应变加载模式中，疲劳寿命则
随混合料劲度的增加而降低。
2.2 混合料的沥青用量 根据试验可知，相应于混合料最佳疲劳寿命 有一个最佳的沥青含量。这个沥青含量不仅与集
7
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
料级配有关，而且与集料种类有关，通常与
态。路面疲劳设计大多数以面层底部拉应力或拉应变作为控制指标。
4
1.概述
国内现行路面设计方法一般基于静态弹性体 系模型, 而实际车轮荷载均为动态。由于路面结 构本身对荷载的时变因素具有相当的敏感性, 因 而在实际动态荷载作用下所表现出的力学性能通 常与静态模型的情况存在较大差异, 对路面的早 期破损有着不可忽视的作用。
破坏试验， 如美国的AASHTO试验路， 历时三 年才完成;
(2). 足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的
试验研究，包括环道试验和加速加载试验，
5.国内外研究现状
典型的如南非的重型车辆模拟车（HVS），澳 大利亚的加速加载设备（ALF）， 美国华盛顿
州立大学的室外大型环道和重庆公路研究所的室
内大型环道疲劳试验;
态，致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过
一定次数以后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超 过强度下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳 断裂破坏。
3
1.概述
理论和实践都表明，在移动车轮荷载作用下，路面结构内各点处于不
同的应力应变状态，如图1-1,1-2所示。路面面层底部B点处于三向应力状
标明确联系起来,因而受到广泛重视。
13
3 沥青路面疲劳开裂研究方法 3.1 现象学法 在现象学法中，通常把材料出现疲劳破坏的重 复应力值称作疲劳强度，相应的应力重复作用次数 称为疲劳寿命。 应用现象学法进行疲劳试验时，采用控制应力 和控制应变两种不同的加载模式。
14
3 沥青路面疲劳开裂研究方法 对于控制应变方式：
11
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
2.7 软化点
沥青的软化点对疲劳寿命也有一定影响。P.S.Pell
的报告中指出,在一定的沥青用量下,软化点越高,疲劳
寿命就越长。
3 沥青路面疲劳开裂研究方法 研究沥青路面疲劳开裂的方法主要有现象
学法、能量分析法和力学分析法, 其中力学分
析法可将路面的力学行为与路面使用性能指
部分）和损耗模量（粘性部分）组成。
18
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
沥青混合料的疲劳强度主要取决于损耗 模量和应力应变循环过程中的能耗。这一方法 的主要特点是疲劳试验中的总能耗与循环荷载 的重复作用次数之间存在着一定关系。 美国的SHRP研究计划中也采用能量法研 究沥青混合料的疲劳响应问题。SHRP在压实 沥青混合料重复弯曲疲劳寿命测定的标准试验
5
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
2.1 混合料劲度
从疲劳观点来看，沥青混合料的劲度模量是
一个重要的材料特性。任何影响混合料劲度的
变量，诸如集料与沥青的性质、沥青用量、混
合料的压实度与孔隙率，以及反映车辆行驶速
度的加载时间和所处的环境条件等都会影响它
的疲劳寿命。
6
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
（1） 裂缝初始生成； （2） 裂缝的稳定成长； （3）裂缝的不稳定发展。
其中以第二阶段裂缝的稳定成长为疲劳寿命的主
要部分，裂缝力学也主要针对第二阶段做量化分析。
23
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
在断裂力学分析法中裂缝的延伸长度与应
力集中因子之间的关系式通常以Paris方程表
最大混合料劲度所需的最佳沥青含量相符，
而要比马歇尔稳定度所确定的最佳沥青含量
稍大。 2.3 沥青的种类与硬度 沥青种类和硬度对沥青混合料疲劳寿命的
影响基本上可以用它对混合料劲度的作用来衡
量。
8
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
2.4混合料的空隙率
混合料的疲劳寿命随孔隙率的降低而显著
地增长。这是因为孔隙率越大，沥青混合料
其研究指出，由室内试验结果转换为实际路面上
4 试验结果与路用性能之间的关系
应用，可能要乘以一个5~700的系数，主要 考虑因素有加载间歇时间、裂缝发展和荷载 横向分布等影响。
5.国内外研究现状
在过去几十年里各国的很多研究者通过实验 对路面的疲劳特性做了大量研究，归纳起来分 为三类：
(1). 实际路面在真实汽车荷载作用下的疲劳
沥青混合料的疲劳性能
兰州交通大学土木工程学院
1
目录
1. 2. 3.
概述
材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响
沥青路面疲劳开裂研究方法
4. 5.
试验结果与路用性能间的关系
国内外研究现状
1.概述
随着公路交通量日益增大，汽车轴载不断增大，汽 车对路面的破坏作用变得越来越明显，路面使用期间经 受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交叠变化状
0 ——相位角；
N——加载次数；
A——材料常数；
S——初始劲度
——主要与试验种类及沥青混合料的劲度有关， 在应力控制的实验下， ≤1；应变控制的试验， ≥1。
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
3.3 力学分析法 力学分析法是用断裂力学原理来分析路面材 料的开裂， 并用以预测其疲劳寿命的一种方法。 断裂力学分析假设裂缝的发展过程包括三个 阶段：
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
Nf 1 c a( ) ( ) 0 S0
b
1
式中： S0 ——沥青混合料的初始劲度；
a,b,c,——由试验所确定的系数。
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
3.2 能量分析法
该方法中将沥青混合料视为一种典型的粘
弹性材料， 其力学特性依赖于荷载作用的时
间和温度， 其综合模量是由恒定模量（弹性
N f C( 1
0
)m
对于控制应力方式：
N f K( 1
0
)n
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
式中：N f ——达到破坏时的重复荷载作用次数；
0 , 0
——初始的弯拉应变和弯拉应力；
C，m，K，n——由试验所确定的系数。 Monismith等人根据进一步的研究工作， 建议了可应用于更一般的沥青混合料的疲劳方 程：
(3) 室内小型试件的疲劳试验， 如小梁重复
弯曲疲劳试验、间接拉伸试验、旋转悬臂试验等。
谢 谢！
19
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
方法（SHRP-M-009）中还给出了累积消散能及
消散能累积到破坏时的计算方法。 基于消散能量原则，使用加载循环次数与能 量散失的关系式及ᵠ 值和初始劲度 S= 0 Van Dijk建议用下式预测疲劳寿命： ，
0
20
3 沥青路面疲劳开裂研究方法
2 S sin 0 z1 N ( ) 1 0 z 1 A
内部的空隙与微裂缝就越多，在荷载反复作
用下就越易引发微裂缝的扩展破坏，从而使
其疲劳性能降低。
9
2.材料性质对沥青混合料疲劳性能的影响 2.5集料的表面性状 棱角尖锐、表面粗糙的开级配集料通常由于 难以压实而造成高的孔隙率，这可能是引起裂缝
的原因并进而导致沥青混合料疲劳寿命的缩短。
另一方面，粗集料有棱角但级配良好的集料可以