بررسي عوامل موثر بر شكل و زمان پالس تنش قايم در لايه‌هاي آسفالتي

The Study of Factors Affecting the Shape and Duration of Vertical Stress Pulses in Asphalt Layers

با توجه به طبيعت ويسكو الاستيك مخلوط هاي آسفالتي، سختي اين مصالح در روش‌هاي جديد مكانيستيك-تجربي با استفاده از نمودار مرجع مدول ديناميكي بيان مي‌شود، كه تابعي از درجه حرارت و نرخ بارگذاري است. بنابراين، به منظور تعيين دقيق مدول ديناميكي مصالح با استفاده از نمودار مرجع علاوه بر درجه حرارت مخلوط آسفالتي بايد فركانس يا زمان اعمال پالس تنش قايم به دقت تعيين و پس از انتخاب مدول ديناميكي مخلوط آسفالتي روسازي به روش شبه الاستيك تحليل و پاسخ هاي بحراني تعيين شود. با توجه به تحقيقات انجام شده، تا كنون در خصوص تعيين شكل و زمان پالس تنش قايم در لايه آسفالتي، اتفاق نظر عمومي بين پارامترهاي موثر بر اين دو پارامتر وجود ندارد. بنابراين، هدف اين مقاله بررسي پارامتريك عوامل موثر بر پالس تنش قايم در عمق‌هاي مختلف لايه آسفالتي است. عوامل بررسي شده در اين مقاله شامل مدول ارتجاعي خاك بستر، مدول ارتجاعي لايه آسفالتي، نسبت مدول ارتجاعي لايه اساس به لايه آسفالت، ضخامت لايه اساس، ضخامت لايه آسفالت و نوع محور عبوري مي‌باشند. براي اين منظور از نظريه الاستيك چند لايه‌اي براي تحليل روسازي و بررسي نقش هر يك از پارامترهاي ذكر شده روي شكل و زمان پالس تنش قايم بهره‌گيري شده است. مطالعات انجام شده نشان مي‌دهند كه ضخامت لايه آسفالت، نسبت مدول ارتجاعي لايه اساس به لايه آسفالت و همچنين عمق نقطه مورد نظر در داخل لايه آسفالتي، بيشترين تاثير راروي شكل و مدت زمان پالس تنش قايم دارند. علاوه بر اين عوامل، عواملي مانند ضخامت لايه اساس و نوع محور نيز تا اندازه‌اي روي شكل پالس تنش قايم در نقاط مختلف لايه آسفالتي تاثير‌گذار هستند و تاثير مدول ارتجاعي خاك بستر روي پالس تنش قايم قابل صرف نظر كردن است.

Due to the Viscoelastic nature of Asphalt Mixes, the stiffness of these materials in new mechanistic – empirical methods is expressed by a dynamic modulus Master Curve, which is a function of temperature and loading rate. Therefore, for accurate determination of the dynamic modulus by the Master Curve, it is essential to accurately determine the frequency or duration of loading in addition to temperature. After determination of the dynamic modulus of the asphalt mix, the pavement structure may be analyzed using a quasi-static method and critical responses can be computed. Previous studies into the shape and duration of vertical stress pulses in asphalt layers do not show a good agreement for factors that may affect the vertical stress pulse. Therefore, the objective of this paper is the parametric study of factors that affect the vertical stress pulses at different depths in the asphalt layers. Factors that have been studied in this paper are resilient modulus of subgrade soil, resilient modulus of asphalt concrete, base layer modulus to asphalt layer modulus ratio, thickness of base layer, thickness of asphalt layer and type of moving axle. For this purpose, multilayer elastic theory has been employed to study the effect of each parameter on the shape and duration of the vertical stress pulse. The study shows that the most important factors that affect the shape and duration of vertical stress pulses in asphalt layers are asphalt layer thickness, base layer modulus to asphalt layer modulus ratio and depth of the desired point in the asphalt layer. In addition to these parameters, the thickness of the base layer and axle type can affect the vertical stress pulse slightly, and the effect of subgrade soil modulus can be neglected.