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十九大报告提出了交通强国的战略目标,高速公路和铁路高质量建设是实现该目标的重要组成部分,而桥梁是其中的主要构造物。目前,大跨径桥梁普遍采用正交异性钢桥面系,在桥梁服役期间,桥面铺装破损频发,进而影响行车与结构安全。由于钢桥面变形大、铺装层薄、剪应力大、环境温度高等因素,钢桥面铺装技术一直是世界性工程技术难题。
本文从浇注式沥青混合料的本构关系入手,对其在不同试验条件下的多个本构模型开展研究。通过不同的单轴压缩蠕变试验条件,分析温度(15℃、25℃、40℃、70℃)、压强(100kPa、300kPa、500kPa、700kPa)、频率(0、4Hz、8Hz、10Hz)、高径比(0.5、1.0、1.5)对桥面铺装材料—浇注式沥青混合料黏弹性本构及参数的影响。因考虑试验因素较多,且非标准的四因素四水平,故采用拟水平法设计混合正交试验方法。其中,为保证试验数据的准确性,以不同荷载相同的加载速度0.3mm/s进行消除机械间隙并选择科学合理的数据处理方式。
按照设计的混合正交试验表,进行单轴压缩蠕变试验,对三单元固体模型、三单元液体模型、Zener模型、Burgers模型、修正的Burgers模型及广义Kelvin模型,利用origin软件使用优化的Levenberg-Marquardt算法拟合计算模型参数,经对比分析,选取符合浇注式沥青混合料蠕变特性的模型。再根据确定的模型黏弹参数,使用数形结合方法和二次归一化处理确定参数较为稳定的试验条件。
在所确定试验条件的基础上,进行了四种级配、四个油石比(7.6%、7.8%、8.0%、8.2%)、五个温度(25℃、35℃、45℃、60℃、70℃)以及三种沥青的单轴压缩蠕变试验,采用广义5阶Kelvin模型和经典的Burgers模型,计算黏弹性参数,分析级配、油石比、温度,沥青种类对其影响,确定模型黏弹参数的取值范围。同时基于时温等效原理,绘制浇注式沥青混合料的蠕变曲线簇,有利于后期高温或低温单轴压缩蠕变试验对时间进行合理的调整。
本文结合多个经典模型,对浇注式沥青混合料的本构模型进行深入研究,分析了黏弹参数的多个影响因素,以期找到黏弹性参数与影响因素的规律,为钢桥面沥青铺装有限元准确分析提供参数依据。
本文从浇注式沥青混合料的本构关系入手,对其在不同试验条件下的多个本构模型开展研究。通过不同的单轴压缩蠕变试验条件,分析温度(15℃、25℃、40℃、70℃)、压强(100kPa、300kPa、500kPa、700kPa)、频率(0、4Hz、8Hz、10Hz)、高径比(0.5、1.0、1.5)对桥面铺装材料—浇注式沥青混合料黏弹性本构及参数的影响。因考虑试验因素较多,且非标准的四因素四水平,故采用拟水平法设计混合正交试验方法。其中,为保证试验数据的准确性,以不同荷载相同的加载速度0.3mm/s进行消除机械间隙并选择科学合理的数据处理方式。
按照设计的混合正交试验表,进行单轴压缩蠕变试验,对三单元固体模型、三单元液体模型、Zener模型、Burgers模型、修正的Burgers模型及广义Kelvin模型,利用origin软件使用优化的Levenberg-Marquardt算法拟合计算模型参数,经对比分析,选取符合浇注式沥青混合料蠕变特性的模型。再根据确定的模型黏弹参数,使用数形结合方法和二次归一化处理确定参数较为稳定的试验条件。
在所确定试验条件的基础上,进行了四种级配、四个油石比(7.6%、7.8%、8.0%、8.2%)、五个温度(25℃、35℃、45℃、60℃、70℃)以及三种沥青的单轴压缩蠕变试验,采用广义5阶Kelvin模型和经典的Burgers模型,计算黏弹性参数,分析级配、油石比、温度,沥青种类对其影响,确定模型黏弹参数的取值范围。同时基于时温等效原理,绘制浇注式沥青混合料的蠕变曲线簇,有利于后期高温或低温单轴压缩蠕变试验对时间进行合理的调整。
本文结合多个经典模型,对浇注式沥青混合料的本构模型进行深入研究,分析了黏弹参数的多个影响因素,以期找到黏弹性参数与影响因素的规律,为钢桥面沥青铺装有限元准确分析提供参数依据。