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1、2010年2月石油瀝青PETROLEUMASPHALT第24卷第1期路用環(huán)氧瀝青混合料抗剪試驗及數(shù)值模擬尹祖超汪小茂齊運華長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院(武漢430010)摘要環(huán)氧瀝青在國內(nèi)外諸多鋼橋面鋪裝中應(yīng)用并表現(xiàn)出良好的使用性能，而這種性能良好的材料還沒有在國內(nèi)的道路鋪面中應(yīng)用的先例。以國內(nèi)研發(fā)的7610型環(huán)氧瀝青為結(jié)合料，以最大公稱粒徑為16lnln的玄武巖為集料，采用單軸貫入試驗對應(yīng)用于中面層的7610型環(huán)氧瀝青混合料進行了抗剪性能的研究，并對該試驗進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，7610型環(huán)氧瀝青混合料的抗剪性能遠(yuǎn)優(yōu)于一般的瀝青混合料；試驗結(jié)果和數(shù)值模擬存
2、在誤差，主要是由于試驗試件與力學(xué)模型在均勻性方面的差異。關(guān)鍵詞7610型環(huán)氧瀝青單軸貫入試驗抗剪性能數(shù)值模擬國產(chǎn)7610型環(huán)氧瀝青是應(yīng)用于路面的高性采用正交實驗法，數(shù)據(jù)見表1。能瀝青材料。這種材料最顯著的特點是其混合料表1抗剪強度試驗級配及因素的抗車轍性能很好，應(yīng)用于路面中面層比較合適。因為中面層一般處于三向受壓狀態(tài)，其剪應(yīng)力是最大的。并且從長壽命路面的角度考慮，上面層為高質(zhì)量瀝青混凝土，起著保證行車舒適性、保護中面層的作用；中面層為高模量抗車轍瀝青混凝土；下面層為高柔性抗疲勞瀝青混凝土，起著緩解基層反射裂縫，消除疲勞破壞的作用，即是一種柔加剛加柔的結(jié)構(gòu)
3、組合?。鑒于抗剪性能和抗車轍性能相關(guān)性很好J，通過對7610型環(huán)氧瀝青混合料抗剪性能的研究來間接研究其抗車轍性，其試驗方法【3主要有三軸壓縮試驗、間接拉伸試驗、單軸貫人試驗等。由于三軸壓縮試驗操作比較麻煩、試驗求解繁瑣，并且與間接拉伸試驗一樣不能求得材料的抗剪強度，因此采用單軸貫人試驗研究路用7610型環(huán)氧瀝青混合料的抗剪強度參數(shù)。在對單軸貫人試驗進行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，進一步考察抗剪參數(shù)相互問的關(guān)系，以與試驗結(jié)果進行對比，為國產(chǎn)7610型環(huán)氧瀝青混合料抗剪性能的1．2抗剪參數(shù)求解方法研究提供參考。首先對單軸貫人試驗進行力學(xué)分析，有限元1抗剪試驗研究求解1
4、MPa壓力(即單位壓力)下的第一主應(yīng)1．1試驗級配收稿日期：2009—11—19。試驗采用貝雷參數(shù)中的CA比和不同粒徑的作者簡介：尹祖超，碩士，助理‘[程師，現(xiàn)在長江勘測規(guī)通過率來表征不同的級配。為研究的方便，試驗劃設(shè)計研究院工作。12石油瀝青2010年第24卷力為一0．105MPa，第三主應(yīng)力為一0．779MPa，=0．105×4．41=0．46(MPa)最大剪應(yīng)力為0．337MPa。因此，通過貫人試驗因此，內(nèi)摩擦角()等于39．2。，粘聚力的力乘以以上系數(shù)即可求得求出主應(yīng)力和抗剪強(C)等于325．8kPa。而普通瀝青混合料的粘聚度。內(nèi)摩擦角和粘聚力
5、通過下式H求出。力一般在100kPa左右?？?inf、or(1)g1+一，c=孚()(2)式中：——貫人試驗求得的第一主應(yīng)力，MPa；——貫入試驗求得的第三主應(yīng)力，MPa；——無側(cè)限抗壓強度試驗求得的壓應(yīng)力，MPa。1．3單軸貫入試驗圖2環(huán)氧瀝青混合料荷載與位移曲線將旋轉(zhuǎn)壓實成型的試件取芯后，標(biāo)定試件的2試驗數(shù)值模擬圓心和鋼壓頭的具體位置。將試件放入60。烘箱2．1莫爾一庫侖屈服準(zhǔn)則保溫4h后置于UTM承載臺上，進行單軸貫人屈服準(zhǔn)則是指變形體由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)試驗。初始溫度為60℃，加載速度為1mm／min，過渡的力學(xué)條件。常用的屈服準(zhǔn)則有Mises屈
6、服如圖1所示。準(zhǔn)貝0、Drucker—Prager屈服準(zhǔn)貝U、Mohr—Cou-lomb屈服準(zhǔn)則等等。屈服函數(shù)是將屈服準(zhǔn)則表示為應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變狀態(tài)、時間、溫度等的函數(shù)。在ADINA中，莫爾與庫侖屈服函數(shù)的表達式如下：fMc=1sin6+÷[3(1一sin6)sin0+(3+sin)cos0]一3C(3)式中1s-1(×參)；——材料的摩擦角，(。)；C——粘聚力，kPa；，——第一應(yīng)力不變量，即，l=1+2+圖1單軸貫人試驗3，0-l、0-2、3為三大主應(yīng)力，與坐標(biāo)系的選擇無關(guān)；以試驗l2為例，得到的荷載與位移曲線如——第二應(yīng)力偏量不變量，即J2=一×圖
7、2所示。將得到的試驗結(jié)果代人上面兩式，即可求得[1一2)+(2一3)+(3—抗剪參數(shù)。例如，試驗l2得到的貫入．=壓力0-1)]；()和無側(cè)限抗壓強度()分別為4．41-，3——第三應(yīng)力偏量不變量，即J3=MPa和1．37MPa。(20-1—0-2—0-3)(2Or2—0-1一3)(20-3一1一2)————————————————一。而抗剪強度T：0．337×4．41=1．48(MPa)0-1=0．779X4．41：3．43(MPa)屈服面如圖3所示。第1期尹祖超等·路用環(huán)氧瀝青混合料抗剪試驗及數(shù)值模擬13因此，屈服函數(shù)為零的點對應(yīng)的壓力為}伸予午線的
8、Jl壓縮予午線的3．74MPa，并認(rèn)為此時試件開始進入屈服階段，)ruckcr—
