【摘 要】
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本研究针对目前应力吸收层所存在的一些不足,提出了一种优化的粗粒式应力吸收结构层混合料及其设计方法。运用CAVF级配设计法设计三种不同沥青类型的粗粒式应力吸收结构层混合料,并通过室内试验验证了三种粗粒式应力吸收结构层混合料的路用性能。基于ABAQUS有限元软件建立了半圆弯曲试验和室内缩尺试验三维有限元模型,模拟得到粗粒式应力吸收结构层混合料的材料参数,并分析了不同荷载位置下和不同超载状态下的裂缝尖端
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本研究针对目前应力吸收层所存在的一些不足,提出了一种优化的粗粒式应力吸收结构层混合料及其设计方法。运用CAVF级配设计法设计三种不同沥青类型的粗粒式应力吸收结构层混合料,并通过室内试验验证了三种粗粒式应力吸收结构层混合料的路用性能。基于ABAQUS有限元软件建立了半圆弯曲试验和室内缩尺试验三维有限元模型,模拟得到粗粒式应力吸收结构层混合料的材料参数,并分析了不同荷载位置下和不同超载状态下的裂缝尖端应力状态,探讨三种粗粒式应力吸收结构层混合料在最不利荷位下的内部应力状态,结合室内缩尺试验结果分析预估了不同超载状态下材料的疲劳寿命次数。本研究得到以下主要成果:（1）SBS型、SH-V型及超高粘型粗粒式应力吸收结构层混合料的最佳油石比分别为:5.2%、5.5%、6.0%,此时混合料的抗剪切强度与抗裂性能均较好。（2）三种粗粒式应力吸收结构层混合料中,SH-V型混合料的抗剪切强度较大,能够承受较大的竖向荷载,抗车辙性能较好,但由于其材料自身变形范围有限,其抗裂能力相对较差;超高粘型混合料破坏时承受的荷载较小,抗车辙能力相对较弱,但其变形能力较好。（3）室内缩尺试验表明,不同粗粒式应力吸收结构层混合料在相同轮压荷载（0.7MPa）作用下,裂缝发展状况及疲劳寿命次数差异较大。混合料的裂缝长度与主裂缝发展方向有关,SH-V型混合料的裂缝长度最长,最终贯穿裂缝为斜裂缝,SBS型混合料的裂缝长度最短,最终贯穿裂缝基本为竖向垂直的;SH-V型粗粒式应力吸收结构层混合料的疲劳寿命次数较大,有较好的抗剪切强度及抗裂性能。（4）从室内缩尺试验的三维有限元模拟分析结果可知,当荷载作用在模型中线正下方时,模型整体最大拉应力出现在裂缝尖端,为最不利荷载作用位置。粗粒式应力吸收结构层混合料表面弯沉值随模量的增大而减小,而整体拉应力随材料模量的增大而增大。SH-V型粗粒式应力吸收结构层混合料在最不利荷位下,材料整体拉应力及表面弯沉均随荷载的增大而增大,而材料模量及荷载大小的增加对混合料的整体剪应力影响不大;当荷载大小为2.2MPa时,即等效超载状态超过3倍,材料表面弯沉达到0.35mm,裂缝尖端应力增大至0.28MPa。（5）结合相关研究成果及室内试验结果,评估了混合料在不同超载状态下的疲劳寿命次数。结果表明,当超载比例大于50%时,混合料的疲劳寿命次数骤减,其疲劳寿命这件系数达到9.4,路面破坏严重。本研究成果可为实际工程应用中选用合理的应力吸收结构层混合料类型提供技术参考:当在重载交通条件下,路面容易出现车辙病害,所选材料需抵抗较大的竖向剪应力,此时可优选SH-V型粗粒式应力吸收结构层混合料;当利用沥青加铺层处理的旧水泥混凝土路面存在较多裂缝时,处理后的路面后期较易出现反射裂缝,因此所选材料应有较好的抗裂能力,此时可优选超高粘型应力吸收结构层混合料;其余一般环境条件下,可选用SBS型粗粒式应力吸收结构层混合料。
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