瀝青混合料粘彈力學破壞的非線性能量耗散統(tǒng)一模型

本項目主要研究了瀝青混合料在廣泛的溫度條件下和復雜力學圖式作用過程中，能量的統(tǒng)一表現(xiàn)形式和能量砂散的非線性機理，這對于在實際路面工程中合理評價瀝青材料的復雜粘彈力學破壞類型與標準提供了可靠的理論分析基礎。此項成果已發(fā)表于兩篇國際會議論文。同時，本項目還應用上述理論成果，對不同瀝青品種，不同級配類型的瀝青混合料分析了疲勞滯后能耗、蠕變累積能耗與疲勞蠕變應力比的關系，最終建立了用蠕變試驗的累積流動能耗預測瀝青混合料疲勞性能的統(tǒng)計方程。該項成果詳見三篇國內學術期刊（其中一篇待發(fā)表）。本項目已按預期計劃完成了預期目標。 2100433B

伴隨著滬昆高速鐵路的修建，在列車振動載荷作用下，不可避免地涉及紅粘土的振陷災變問題, 而廣布紅粘土的湖南貴州等省是滬昆高鐵的必經(jīng)之地，因此對于紅粘土路基性質的研究十分有必要。本課題依據(jù)室內試驗結果，確定紅粘土強度非線性特性、確定紅粘土應變局部化特性、確定紅粘土應變軟化特性。在考慮水對紅粘土力學特性的影響后，通過理論分析與計算建立紅粘土路基的地質災變模型。根據(jù)該模型計算紅粘土路基災變時的能量耗散，計算外力的功和內能沿著破壞面的耗散功，獲得紅粘土路基振陷災變極值，提出紅粘土路基的隔振措施。根據(jù)得出的相關結論揭示高速列車荷載作用下紅粘土路基的地質災變機理，并考慮連續(xù)降雨和滲流對紅粘土路基振陷災變的影響。通過實際紅粘土路基工程檢驗該成果的正確性。研究成果對高速列車的交通安全具有重要意義。

粘彈性理論是固體力學的一個研究內容。它在考慮材料的彈性性質和粘性性質的基礎上，研究材料內部應力和應變的分布規(guī)律以及它們和外力之間關系。材料的粘性性質主要表現(xiàn)為材料中的應力和應變率有關。粘彈性地基模型是在彈性地基模型基礎上加入了粘彈性元件（阻尼器或粘壺）。對于粘性元件( 阻尼器或粘壺) 它代表牛頓流體，服從牛頓內摩擦定律。地基的粘彈性性質，可采用粘彈性模型理論來描述，粘彈性模型可以由離散的彈性元件(彈簧)和粘彈性元件 (阻尼器或粘壺) 按不同的連接方式組合而成 。

粘彈性模型的本構關系可分為兩部分：其一是球應力分量下的本構關系；其二是應力偏量下的本構關系。有些研究者認為剪切變形（由應力偏量引起）和體積變形（由球應力引起）可以具有相同的流變規(guī)律，也可以具有不同的流變規(guī)律，甚至認為球應力不引起粘性變形。顯然，為了合理地考察工程材料在荷載作用下的粘性變形狀態(tài)，有必要分別對應力偏量和球應力進行考察。當假設剪切變形和體積變形具有相同的流變規(guī)律時，應力偏量下的粘性系數(shù)和球應力下的粘性系數(shù)之間存在何種關系。