沥青路面是由沥青混合料摊铺碾压而成,对于沥青混合料强度理论的研究仍然是基于四个经典的强度理论。
1.最大拉应力理论
最大拉应力理论也称为第一强度理论,认为引起材料脆断破坏的主要因素是最大拉应力。当材料在单向拉伸时,如果材料内某一点受到的最大拉应力 1σ ( 1σ 为最大主应力)超过了材料的屈服极限uσ ,材料就会产生脆断破坏。材料的断裂条件为
强度条件为:
式中 1σ ——材料中的最大主应力,MPa;
u
σ ——材料单向拉伸时的屈服极限,MPa;
n——材料拉伸时的安全系数;
[ ]σ ——单向拉伸时材料的允许应力,MPa。
2.最大拉应变理论
最大拉应变理论又称为第二强度理论,认为材料在单向拉伸时,如果材料中某一点的最大拉应变 1ε 超过了材料的屈服极限 uε ,则材料就会产生脆性断裂破坏。其材料断裂条件为:
根据胡克定律,强度可写为
式中 2σ ——材料中的第二主应力,MPa;
3
σ ——材料中的第三主应力,MPa;(www.daowen.com)
E——弹性模量,MPa;
ν ——泊松比。
3.最大剪应力理论
最大剪应力理论即所谓的第三强度理论,又称为Tresca 屈服准则,它是指无论材料处于什么应力状态,当材料在单向拉伸屈服时,只要材料受到的最大剪应力 τmax 超过了材料的极限剪切强度 uτ ,材料就会产生屈服破坏或塑性变形。其屈服条件可表示为
当为单向拉应力状态时,最大剪应力可表示为
当为复杂应力状态时,最大剪应力可表示为
其强度条件表示为
式中 uσ ——材料的剪切屈服极限,MPa。
4.第四强度理论——畸变能理论
畸变能理论即所谓的第四强度理论,该理论又称为Von Mises 屈服准则。它是指当构件中最大畸变能密度 vf 达到了单向拉伸屈服时的畸变能密度 vu ,材料就将发生屈服破坏。其屈服条件为
当为单向拉伸状态时,其畸变能密度表示为
当为复杂应力状态时,其畸变能密度表示为
其强度条件表示为
以上四个理论是在不同假定条件及力学模型的基础上推导出的数学表达式,其只适用于某一类性质的材料。比如,第一、第二强度理论,仅适用于脆性的材料,而对于沥青混合料只有在低温情况才适用;第三强度理论在解释塑性材料的屈服破坏时比较合理,理论计算也与试验结果相吻合,但是结算结果偏于安全,而且未考虑第二主应力对材料屈服的影响,也无法解释当材料受到三向拉应力状态时,材料是如何发生屈服破坏的;第四强度理论在分析塑性力学全量方面比较成熟,并且能够构建形式比较简洁的数学模型。
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