间接拉伸
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不同试验方法可靠性分析结果
试验可靠性分析主要用于评价试验方法在重复条件下的可靠程度， 即反映各试验方法的离散程度。
评价指标
四点 梯形 间接 弯曲 悬臂梁 拉伸
变化系数（%） 12.3
劲度模量
采样方差（In psi)
0.01
变化系数（%） 疲劳寿命 采样方差（In
Nf)
98.7 0.282
沥青混合料动态性能参数
表征沥青混合料动态性能参数主要有
回弹 模量
劲度
复合 模量
抗压 强度
影响沥青混合料动态模量因素
影响因素
试验温度的影响
加载力大小与加载 方式
加载频率
试件尺寸
试验温度
• 随温度升高，沥青混合料的劲度 呈降低趋势
加载力与方式 • 荷载越大，动态模量越大
加载频率
•采用的加载频率在1~20Hz • 动态模量随荷载频率的增加而增大
（1）温度 （2）湿度
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（3）沥青的种类和硬度 You may not extract the image for any othe沥青混合料的疲劳试验方法
现象学法进行疲劳试验的方法归纳起来可 以分为四类：
1、实际路面在真实汽车荷载下的疲劳破坏试 验
2、控温精度为0.1℃，控温范围为-20℃~+60℃
间接拉伸疲劳试验方法
加载方式
间接拉伸疲劳试验方法
试件尺寸
直径100mm 高63.5mm
环境条件：
1、沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度 下养护4小时以上
2、保温室控温范围为2℃-20℃，精度至少为±1℃。
三种试验方法的评价
试件尺寸
• 美国ASTM 要求尺寸高径比1:2 • 我国现行测试方法使用高径比1:1
沥青混合料疲劳力学模型
综合目前的研究成果，沥青路面疲劳特性的研究方法基本可分 为三类：
现象学法
力学近似法
能量法
疲劳破坏的定义
按照传统的定义，材料疲劳破坏的最终结果是 断裂。
美国试验与材料协会（ASTM）公布的“疲劳 试验及数据统计分析术语”将其表述为“材料某 点或若干点承受扰动应力，且在足够多的循环扰 动后形成裂纹或者发生断裂，使得材料发生局部 的或者永久的结构变化的这一发展过程，称之为 疲劳
现象学法
现象学法中，把材料出现破坏的重复应力值称作疲 劳强度，相应的应力重复作用次数称为疲劳寿命。
应力控制
施加荷载（应力）的峰谷值不变
试件完全断裂 表征公式
应变控制
保持挠度或试件底 部应变峰谷值不变
劲度下降到初始劲 度的50%或更低 表征公式
影响沥青路面疲劳寿命的因素
荷载条件
（1）荷载历史 （2）加载速率 （3）施加应力或应变波谱的形式 （4）荷载间歇时间 （5）试验方法和试件形状
影响因素 敏感性
试验 可靠性
合理性
方法 评价
美国SHRP研究计划对这三种试验方 法进行详细的评价，从三个角度
不同试验方法影响因素敏感性分析结果
评价指标
劲度模量 变化百分表
疲劳寿命 变化百分表
影响因 素
沥青种类 沥青含量 集料类型 空隙率 温度 应力水平 沥青种类 沥青含量 集料类型 空隙率 温度 应力水平
沥青混合料小梁试件均在试验温度
下环境温控箱内养护4小时以上,控 温精度为0.1℃，控温范围为20℃~+60℃
四点弯曲疲劳试验方法
梯形悬臂梁疲劳试验方法
加载方式
梯形悬臂梁疲劳试验方法
试件尺寸
粗端55mm×20mm 细端20mm×20mm 长度为250mm
环境条件：
1、沥青混合料小梁试件均在环境温控箱内在试验温度 下养护4小时以上
四点弯 曲
51 0 11 33 84 8 56 50 67 85 99 88
梯形悬 臂梁
29 0 5 24 44 4 58 0 49 80 98 80
间接拉 伸
43 0 27 18 67 0 53 0 45 67 99 76
不同试验方法影响敏感性分析结果
四点弯曲 间接拉伸
梯形悬臂梁弯曲
四点弯曲
梯形悬臂梁弯曲
2、路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳试 验研究
3、试板试验 4、试验室小型试件的疲劳试验研究
疲劳试验方式汇总
试验 方法
加载形式
四点弯曲
中点弯曲
梯形悬臂 梁
旋转悬臂 10°
单轴
间接拉伸
支承梁 弯曲
应力分布
加载波形
带间隙的半正 弦波
加载频率间 歇时间（次
/s）
1~1.67
应力 状态
单轴向
同上
带间隙的正弦、 三角或方波
疲劳试验及几种试验方法的比较
冉孟竺
内容摘要
1 概述 2 沥青混合料动态特性 3 沥青混合料疲劳力学模型 4 影响沥青路面疲劳寿命的因素 5 沥青混合料的疲劳试验方法
概述
路面疲劳破坏特征
裂缝是疲劳的表现，取决于
荷载水平（应力比或应变比） 重复次数
车辆驶过路面时的受力状况
沥青混合料动态特性
材料性质
环境条件
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（1）混合料Im劲ag度e : （2）混合N料ot沥e t青o c用us量tomers : This image
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目前我国在通过试验取得材料参数和对沥 青混合料进行性能的研究时，材料试件的 受力状态基本上是静态的，没有考虑材料 在动态荷载下的动态性能。导致路面设计 的两大问题：
试验所得性能与参数不能充分反映行驶中汽车 荷载作用下材料的真实性能
使得设计中的理论弯沉计算值与实测结果不符， 从而不得不在规范中引入一项综合系数来进行 修正
最大1/100
单轴向
带间隙的正弦 三角波形
25或1/100
单轴向
16.67 单轴向
8.33~25.0 单轴向
1.0
双轴向
半正弦
0.75 单轴向
四点弯曲疲劳试验方法
加载方式
四点弯曲疲劳试验方法
成型方法 试件尺寸 环境条件
采用振动轮碾成型设备进行 碾压成型
置于高精度金刚石双面剧内， 采用双面同步切割技术 300mm×50mm×50mm
11.4 0.014 171.8 1.696
19.7 0.015 65.5 0.213
不同试验方法影响可靠性分析结果
对于劲度模量
四点弯曲
可靠性 分析
梯形悬臂梁弯曲
对于疲劳寿命
间接拉伸 四点弯曲
间接拉伸
梯形悬臂梁弯曲
不同试验方法影响合理性分析结果