、水泥混凝土的疲劳特性 水泥混凝土疲劳性有的研究,大多在室内通过对小梁试件施加不变的反复应力进行的。 把反复弯拉应力值σ同该试的弯拉强度值σ相比(称作应力比),以此比值同试件达到破坏时 所经受的重复作用次数N点绘成一曲线图,见图8-19。 由图8-19可以发现以下规律: 1、随着应力比的增大,出现疲劳破坏的重复作用次数N降低, 2、相同反复应力级位时,出现疲劳破坏的作用次数N变动幅度较大,也即试验结果的分 散性较大,但其概率分布近似服从对数正态分布。这说明要达到一可靠的平均值必须进行大 量的试验 3、通过回归分析,可以得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程。它在半对数坐标纸 上N=10~10次之间一般呈现线性关系,可用下式表征 式中a、B—由试验确定的系数 a和β随混凝土的性质(类型和不均匀性等)和试验条件而定。 Kesler得到的结果为a =0.954,B=0.049; Tepfer得到的a=1.0,β=0.0685;我国浙江省交通设计院则取得a=1.02 1,β=0.077的试验结果。 4、当作用次数№=10次时,σ一般约为σ的55%,此时尚未发现有疲劳极限。 5、在σ<0.75σ的范围内,反复应力施加的频率对试验结果(所得到的疲劳方程)影响很 微小。 上述试验是在反复应力由o最大变动到零的循环内进行的。如果反复应力的低值不是零, 则随着低应力的增大,达到疲劳破坏时的作用次数也相应增长。R· Tepfer通过大量试验得 出了如图8-20所示的关系,证实了考虑反复应力变化幅度的疲劳方程可用下式表 式中R—一高低应力比,即R=(0)/(0) a、β——由试验确定的系数,与R=0时得到的数值一样。 室内试验条件同水泥混凝土路面的野外实际工作状况有较大出入。虽然车辆荷载不会象室 内反复应力那样不停顿地连续施加,因而对混凝土路面的疲劳寿命有利,但野外自然环境对 混凝土的不利影响,往往使室内试验得出的疲劳方程偏于不安全。 沥青混合料的疲劳特性 (一)实验方法 沥青混合料疲劳试验常用的方法有:控制应力试验和控制应变试验。控制应力和控制应 变是两种完全不同的控制方式,试件的疲劳状态也是完全不同的 控制应力试验又称常值应力或常荷载试验,试验时保持作用应力(或荷载)不变,随着荷 载重复作用次数的增加,混合料强度逐渐减小,因而应变增大,应变增加到一定程度时,材 料发生疲劳破坏 控制应变试验是在试验过程中,不断调节所施加的荷载应力,使应变量始终保持不变 在试验中材料的劲度不断下降、维持相同应变量所需的应力值也不断减小,因此这种试验并 不出现明显的疲劳破坏现象,只能主观发以劲度下降到初始劲度的某一个百分率(例如50号 或40号)作为疲劳破坏的标准,同时,在采用同一初始应力和应变的条件下,控制应变法所 得到的材料疲劳寿命要比控制应力法的大得多 就沥青路而言,层状弹性体系的分析表明,小于5cm厚度的沥青混凝土路面,因为面层 较薄,基层厚度和刚度较大,在荷载作用下,应变的增长较慢,不致发生突然断裂的情况, 符合应变控制条件;当面层厚度大于12.6cm时,由于面层较厚、基层刚度相应较小,荷载 重复作用使面层应变增长较快,以致最后迅速增大而岀现路面破裂,比较符合应力控制模式 鉴于我国近年来已建及在建或设地中的高等级公路,其路面厚度大约在15cm左右。因一、水泥混凝土的疲劳特性 水泥混凝土疲劳性有的研究，大多在室内通过对小梁试件施加不变的反复应力进行的。 把反复弯拉应力值σ同该试的弯拉强度值σ相比(称作应力比)，以此比值同试件达到破坏时 所经受的重复作用次数 N 点绘成一曲线图，见图 8-19。 由图 8-19 可以发现以下规律： 1、随着应力比的增大，出现疲劳破坏的重复作用次数 N 降低。 2、相同反复应力级位时，出现疲劳破坏的作用次数 N 变动幅度较大，也即试验结果的分 散性较大，但其概率分布近似服从对数正态分布。这说明要达到一可靠的平均值必须进行大 量的试验。 3、通过回归分析，可以得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程。它在半对数坐标纸 上 N=10～10 次之间一般呈现线性关系，可用下式表征： 式中 α、β——由试验确定的系数。 α和β随混凝土的性质(类型和不均匀性等)和试验条件而定。Kesler 得到的结果为α =0.954，β=0.049；Tepfer 得到的α=1.0，β=0.0685；我国浙江省交通设计院则取得α=1.02 1，β=0.077 的试验结果。 4、当作用次数 N=10 次时，σ一般约为σ的 55%，此时尚未发现有疲劳极限。 5、在σ<0.75σ的范围内，反复应力施加的频率对试验结果(所得到的疲劳方程)影响很 微小。 上述试验是在反复应力由σ最大变动到零的循环内进行的。如果反复应力的低值不是零， 则随着低应力的增大，达到疲劳破坏时的作用次数也相应增长。R·Tepfer 通过大量试验得 出了如图 8-20 所示的关系，证实了考虑反复应力变化幅度的疲劳方程可用下式表示： 式中 R——高低应力比，即 R=(σ)/(σ)； α、β——由试验确定的系数，与 R=0 时得到的数值一样。 室内试验条件同水泥混凝土路面的野外实际工作状况有较大出入。虽然车辆荷载不会象室 内反复应力那样不停顿地连续施加，因而对混凝土路面的疲劳寿命有利，但野外自然环境对 混凝土的不利影响，往往使室内试验得出的疲劳方程偏于不安全。 二、沥青混合料的疲劳特性 (一) 实验方法 沥青混合料疲劳试验常用的方法有：控制应力试验和控制应变试验。控制应力和控制应 变是两种完全不同的控制方式，试件的疲劳状态也是完全不同的。 控制应力试验又称常值应力或常荷载试验，试验时保持作用应力(或荷载)不变，随着荷 载重复作用次数的增加，混合料强度逐渐减小，因而应变增大，应变增加到一定程度时，材 料发生疲劳破坏。 控制应变试验是在试验过程中，不断调节所施加的荷载应力，使应变量始终保持不变。 在试验中材料的劲度不断下降、维持相同应变量所需的应力值也不断减小，因此这种试验并 不出现明显的疲劳破坏现象，只能主观发以劲度下降到初始劲度的某一个百分率(例如 50% 或 40%)作为疲劳破坏的标准，同时，在采用同一初始应力和应变的条件下，控制应变法所 得到的材料疲劳寿命要比控制应力法的大得多。 就沥青路而言，层状弹性体系的分析表明，小于 5cm 厚度的沥青混凝土路面，因为面层 较薄，基层厚度和刚度较大，在荷载作用下，应变的增长较慢，不致发生突然断裂的情况， 符合应变控制条件；当面层厚度大于 12.6cm 时，由于面层较厚、基层刚度相应较小，荷载 重复作用使面层应变增长较快，以致最后迅速增大而出现路面破裂，比较符合应力控制模式。 鉴于我国近年来已建及在建或设地中的高等级公路，其路面厚度大约在 15cm 左右。因