高模量沥青混凝土蠕变本构方程的有限元分析.pdf

RM CM 毓 ⋯ ．。 高 模 量 沥 青 混 凝 土 蠕 变 本 构 方 程 的 有 限 元 分 析 Ana l ys i s o n Cr e e p Cons t i t ut i ve Eq ua t i o n o f Hi g h M od ul us As pha l t Co nc r e t e w i t h Fi ni t e El e m e nt 李 智 锋 LI Zhi— f eng 河 南 省 交 通 基 本 建 设 质 量 检 测 监 督 站 ， 河 南 郑 州 4 5 0 0 0 5 Henan Pr ovi nci al Com m uni c at i ons Qual i t y Cont r ol I nst i t u t e，Zhengzhou 450005，Henan，China 【摘要 】 为 了获得高模量沥青混凝土的粘弹性本构关系， 分析 了A B AQ U S自带的时间硬化蠕变模 型B a i l e y — N o r t o n ， 对 其蠕 变 规律 进 行 积 分 处理 ， 建立 了新 的 实用 模 型 ； 结 合 单 轴 压缩 蠕 变试 验 中采 集 到 的 蠕 变数 据 ， 利 用I s T 0 P T 拟合 软件 进 行 回归计 算 ， 得 到 了高模 量 沥青 混凝 土 在不 同温 度 下 的蠕 变参 数 。 【 Ab s t r a c t】 I n o r d e r t o o b t a i n t h e v i s c o e l a s t ic c o n s t i t u t i v e r e la t io n o f h i g h mo d u l u s a s p h a lt c o n c r e t e ， t h e B a i l e y — Nor t on cr eep m odel of ABAQ US w as anal yz ed， an d t he i nt egr al pr ocessi ng w as conduc t ed on t he cr eep l aw s， based on w hi ch a new pr ac t i c al m odel w a s es t abl i shed Com bi ned w i t h t he dat a c ol l ec t ed f r om t he cr eep t est s of uni a xi al c om pr ession，t he r egr essi on calcul a t ion w as conduc t ed w it h I STOPT，an d t he cr eep par am et er s at di ver se t em per at ur es w er e obt ai ned f or hi gh m odul us asphal t c oncr et e． 【关键词 】高模量沥青混凝土 ； AB AQ U S ； 蠕变模型； 蠕变参数 【 K e y wo r d s】 h i g h mo d u l u s a s p h a lt c o n c r e t e ； AB AQUS ； c r e e p mo d e l ； c r e e p p a r a me t e r 中 图 分 类 号 ： U4 1 4 ． 1 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 —0 3 3 X( 2 0 1 2 ) 0 1 -0 0 4 2 - 0 3 0 引 言 高 模 量 沥 青 混 凝 土 ( HMAC) 最 初 是 由硬 质 沥 青 和 一 定 级 配 的 石 料 、 添 加 剂 拌 和 而 成 的 沥 青 混 合 料 ， 在 l 5℃ 、 l 0 H z 试 验 条件 下动 态模 量 达 到 1 4 0 0 0 MP a 以上[ 1 - 2 ] ， 具 有 模 量 高 、 抗 车辙 性 能好 、 对 低 温开 裂 及温 度疲 劳 开裂 敏 感 性 不 强的优 点 。它作 为一 种粘 弹性 材料 ， 具 有 不 同于 其他 弹 性 、 弹 塑 性材 料 的本 构 关系 。 因而 掌握 其 受力 特点 是 比 较 困难 的。但 随着 粘 弹性 理 论 的不 断发 展和 有 限 元数值 计 算 方法 的 出现 ．为其材 料 结构 的 力学 分析 提供 了一 个 强有 力的 工具 。它避 免 了复杂 的解 析推 导 ， 可 以很 方便 地 模 拟 道路 材料 的粘 弹性 ， 分析 实际路 面 的受 力状 态 。 由于 蠕 变试 验 方法 简单 ， 控制 方便 ， 不 少研 究者 做 了 大量 的室 内 试验 ．希 望 通过 沥 青 混凝 土 材 料 的应 力一 应 变关 系 ． 来 揭示 路 面 的真 实受 力状 态 。 但 是 如何 从 这 些应 力 应 变数据 中获得 沥 青 混合料 的粘 弹性 参数 ．进 而 利用 计 算机 软 件来 模 拟其 受 力特 点 ， 仍较 为 困难 。 其 原 因一是 数 据拟 合 不够 精确 ，二是 拟合 的 数据 公式 与计 算 机模 拟 软 件所 需 的数 据 公式 不 一致 。这 导致 许 多研 究 者有 粘 弹 性 数据 反 而采 用 弹性 或弹 塑 性 方法计 算 逼近 路面 的受 力 状 态 。 为 了更好 地利 用 这 些数据 ， 本 文具体 分析 适合 于 高 模 量 沥 青 混凝 土 的AB AQ US中 的蠕 变模 型 ， 并 对 其 采 用 的B a i l e y — N o r t o n 蠕 变 规律 进行 积 分 处理 ， 以便 建 立新 的实 用 模 型 ， 利 用单 轴压 缩 蠕变 试验 的数值 模 拟 。 通过 计 算效 率 高 、 操作 简便 的I S T OP T 拟 合 软 件 进 行 回 归计 算 ， 求 得 高 模 量沥 青 混凝 土在 不 同温 度下 的蠕 变参 数 。 1 沥 青 混 凝 土 的 蠕 变 本 构 方 程 对材 料 非线 性 问题 进行 有 限 元分析 的基 本 问题 有 两