基于沥青路面裂纹扩展行为,设计预切口小梁试件的疲劳试验,以模拟其复合裂纹扩展模式;以疲劳寿命指标来评价沥青混合料的抗裂性能,同时进行沥青混合料的低温弯曲试验和J积分试验,试验混合料采用4种低温性能差异显著的沥青胶结料.判别各项评价指标对试验混合料抗裂性能的鉴别程度,并分析沥青低温临界温度指标、低温弯曲试验指标、J积分试验指标与预切口小梁疲劳寿命的相关性.结果表明:以混合料疲劳性能为基准的混合料抗裂性能排序与沥青胶结料临界温度的排序一致,也与沥青混合料低温弯曲试验和J积分试验中能量指标的排序一致.
根据应力等效假设,以劲度模量作为浇注式沥青混凝土疲劳损伤参量,将浇注式沥青混凝土劲度模量损伤因子增量随加载次数的累积过程分为3个阶段,并将宏观力学性能发生剧烈变化的第3阶段定义为浇注式沥青混凝土疲劳裂缝出现区域.通过对不同温度下浇注式沥青混凝土疲劳损伤试验结果的分析,定义了浇注式沥青混凝土疲劳破坏时的损伤因子为临界损伤因子,分析得到了浇注式沥青混凝土疲劳破坏时损伤因子与疲劳寿命之间的幂函数关系,建立了考虑温度因素的疲劳损伤模型.
从材料层次分析了疲劳载荷与碳化作用对混凝土的耦合效应.疲劳载荷对混凝土碳化的影响可归结为它对混凝土CO2扩散系数的影响,疲劳动载荷会导致混凝土裂纹间隙因子减小,从而使混凝土CO2气扩散系数随其疲劳损伤程度增加而增大.根据混凝土承受的疲劳载荷和大气环境,建立了疲劳载荷与大气环境复合作用下的混凝土碳化寿命预测模型.计算结果表明:疲劳载荷对混凝土损伤程度越大,其服役寿命降低就越显著;混凝土载荷能力越强,且运营过程中承受的疲劳载荷应力水平越小,其服役寿命就越大.