مدل سازی پالس پاسخ حاصل از حرکت وسیله نقلیه و تأثیر آن بر عملکرد مخلوط های آسفالتی

برخلاف مصالح الاستیک که نسبت به نرخ بارگذاری حساس نمی باشند، ویژگی اصلی مصالح ویسکوالاستیک، وابستگی رفتار این مصالح به نرخ بارگذاری است. رفتار مصالح آسفالتی نیز به صورت ویسکوالاستیک قابل بیان است و این به آن معنا است که رفتار تنش-کرنش و عملکرد این مصالح تابعی از تاریخچه بارگذاری می باشد. در پروتکل های متداول آزمایش های مصالح آسفالتی از جمله آزمایش مدول برجهندگی و آزمایش خستگی معمولاً از یک شکل پالس مشخص بارگذاری با فرکانس و زمان استراحت مشخص استفاده می شود، که ضرورتاً این مشخصات بارگذاری با آنچه که روسازی در واقعیت تجربه می کند، منطبق نمی باشد. این عدم انطباق سبب تعیین غیر دقیق این پارامترها می شود که به نوبه خود بر تحلیل روسازی و پیش بینی عمر خستگی و شیارشدگی روسازی و لایه آسفالتی تأثیر می گذارد. بنابراین به منظور شناخت دقیق رفتار مصالح آسفالتی در آزمایشگاه و پیشنهاد پروتکل های آزمایشگاهی متناسب و همچنین طراحی و پیش بینی دقیق خرابی ها و عمر روسازی های آسفالتی باید تاریخچه تنش یا کرنش اعمال شده به مصالح آسفالتی مشخص باشد. در مرحله اول این تحقیق روابط و روش هایی دقیق به منظور پیش بینی شکل و فرکانس پالس تنش فشاری قائم در عمق های مختلف لایه آسفالتی و همچنین پیش بینی شکل و فرکانس پالس های تنش و کرنش کششی طولی و عرضی در تار پایین لایه ی آسفالتی توسعه داده شده است. برای این منظور پس از شناسایی عوامل موثر بر هر یک از پالس های بحرانی با توسعه یک نرم افزار تحلیل روسازی بر اساس روش نظریه الاستیک چند لایه ای تعداد زیادی مقاطع روسازی با ساختار و شرایط بارگذاری مختلف تحلیل شدند و شکل و طول پالس تنش فشاری قائم و تنش و کرنش کششی در جهت طولی و عرضی تار پایین لایه آسفالت در یک پایگاه داده ثبت گردید. سپس با استفاده از روش رگرسیون غیر خطی و روش شبکه عصبی مصنوعی روابطی به منظور پیش بینی دقیق شکل و فرکانس پالس های بحرانی در لایه های آسفالتی توسعه داده شد. از روابط توسعه داده شده می توان به منظور تحلیل شبه استاتیک روسازی و همچنین اصلاح پروتکل های آزمایشگاهی در خصوص شکل و فرکانس بارگذاری برای انجام آزمایش های دینامیکی مخلوط های آسفالتی مانند آزمایش مدول برجهندگی، خزش دینامیکی و همچنین آزمایش خستگی استفاده نمود. در مرحله دوم این تحقیق تأثیر شکل پالس بارگذاری، فرکانس پالس بارگذاری و زمان استراحت بر روی مدول برجهندگی مخلوط های آسفالتی به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات انجام شده نشان می دهند که مدول برجهندگی مخلوط های آسفالتی به شدت وابسته به شکل و فرکانس بارگذاری است و استفاده از تنها یک شکل و فرکانس بارگذاری برای پیش بینی مدول برجهندگی سبب بروز خطای بسیار زیاد در برآورد مدول برجهندگی در دماهای متوسط و بالا می شود. به منظور تعمیم نتایج آزمایشگاهی روابطی ارائه شده است تا بتوان با انجام تعداد معدودی آزمایش مدول برجهندگی، مدول برجهندگی را تحت سایر شرایط بارگذاری (شکل بارگذاری و فرکانس بارگذاری) و دماهای مختلف پیش بینی نمود. همچنین در این تحقیق مفهوم منحنی مرجع با موفقیت به منظور پیش بینی مدول برجهندگی مخلوط های آسفالتی با توجه به دما و فرکانس بارگذاری مورد استفاده قرار گرفت. همچنین تأثیر نحوه ی مدل سازی پالس کرنش کششی و فرکانس بارگذاری با استفاده از سه شکل بارگذاری نیم سینوسی، سینوسی و شکل پالس واقعی میدانی بر عمر خستگی مخلوط های آسفالتی به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. بررسی انجام شده با توجه به تحلیل دینامیکی یک مقطع روسازی در دو سرعت عبور مختلف و با توجه به پالس کرنش کششی در دو جهت طولی و عرضی با انجام آزمایش خستگی تیرچه ی خمشی چهار نقطه ای انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که برای پیش بینی دقیق عمر خستگی باید توجه ویژه ای به تعیین شکل دقیق پالس کرنش کششی و فرکانس بارگذاری در آزمایش های خستگی مخلوط های آسفالتی شود و استفاده از شکل پالس نیم سینوسی یا سینوسی می تواند سبب ایجاد خطای بسیار زیاد در پیش بینی عمر خستگی مخلوط های آسفالتی شود.