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沥青路面车辙的防治在现阶段道路建设和管理养护中依然首当其冲,研究人员将解决车辙问题与解决日益突出的废旧轮胎污染问题结合,促使了橡胶沥青路面的发展。本文在规范推荐的车辙试验和基于光纤传感实测技术设计的车辙试验系统的基础上,结合有限元研究了在材料因素和结构因素影响下沥青混合料永久变形的形成、发展机理与规律。主要研究如下: (1)进行干法废胶粉改性沥青混合料配合比设计,并研究其高温性能影响因素。试验表明:废胶粉对沥青混合料高温性能的提升显著,其高温稳定性随着废胶粉掺量的增加而降低;以级配AC-13C、AC-13F和SMA-13制作的废胶粉改性沥青混合料的高温性能均满足规范要求;复合改性时,应有合理的掺和比例,高温性能的提升并不是在前一改性剂改善基础上的简单叠加。 (2)设计并进行车辙试验条件下基于FBG技术的一次轮碾试验,结果表明表面粘贴式FBG传感器经过数据后期处理可准确评价沥青路面高温下的真实受力状态。通过有限元实现了轮载移动,进行轮载一次作用下传感器处各力学参数的动态应变响应时程分析,得出车辙发展早期规律以及横向主应变应为轮迹两侧隆起的首要控制因素。 (3)设计并进行基于FBG技术的车辙试验,从辙槽右侧结构表面的横向应变而非纵向辙槽深度的角度揭示废胶粉改性沥青混合料车辙发展全过程的规律,给出应变变形曲线上提取的力学参数,分析沥青混合料材料内部结构抵抗轮载传递的能力以及流动状态,评价抗车辙能力。 (4)借助有限元模拟了普通AC-13C型和废胶粉改性沥青混合料的室内车辙试验,并对永久变形进行了简单预估,从沥青混合料结构表面横断面竖向位移曲线的演变入手构建位移场和车辙变形断面图,揭示沥青混合料在荷载作用下的行为特征以评估高温性能并清晰地反映车辙的发展规律,不仅仅局限于轮迹处,而是放眼于整个面层结构。 (5)通过应变原位测试和有限元分析对比,验证了传感器长期监测沥青混合料车辙发展的可行性。构建了不同时段的沥青混合料结构表面应变场,分析普通AC-13C型和废胶粉改性沥青混合料的应变变形规律,说明采用有限元软件构建应变场的演变能够清晰地反映车辙的发展规律,它是对构建位移场的一种补充,能够揭示位移场所不能反映的细节问题。