李嘉 陳思遠(yuǎn) 黃聰 鄒衡

摘 要：選擇熱熔型改性環(huán)氧樹脂 202及高黏高彈瀝青 PG100 這兩類典型黏層材料，開展UHPC-SMA 復(fù)合試件層間靜力性能及疲勞性能試驗(yàn)與分析，以探究層間在受剪、受拉不同靜力破壞模式下的異同點(diǎn)及關(guān)聯(lián)性，分析剪切靜力指標(biāo)與剪切疲勞壽命的潛在聯(lián)系.研究表明，溫度對(duì)層間黏結(jié)性能有明顯影響，隨著環(huán)境溫度的上升，層間拉拔強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度大幅度下降，黏層疲勞壽命也顯著降低;黏層202的附著力拉拔強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、剪切剛度、層間黏結(jié)能、疲勞壽命均明顯高于黏層PG100，前者溫度穩(wěn)定性優(yōu)于后者;附著力拉拔強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度兩者 具有線性相關(guān)性，擬合優(yōu)度高達(dá)0.936，表明拉拔試驗(yàn)用于工程現(xiàn)場初步評(píng)估UHPC-SMA層間黏結(jié)性能是合理可靠的;黏層202和PG100的剪切靜力指標(biāo)與剪切疲勞壽命密切相關(guān)，剪切靜力指標(biāo)越高，剪切疲勞壽命越長，其相關(guān)性排序?yàn)椋簩娱g黏結(jié)能IBE>層間剪切強(qiáng)度ISS>剪切剛度IS，擬合優(yōu)度分別為0.984、0.945、0.779;IBE 綜合考慮了黏層承受剪切力的大小以及黏層抵 抗剪切變形的能力，表征著UHPC-SMA抵抗剪切過程中的能量消耗，可以作為評(píng)估層間黏結(jié)性能及預(yù)測黏層疲勞壽命的重要指標(biāo).

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu);組合橋面;疲勞加載;黏結(jié)性能;超高性能混凝土

中圖分類號(hào)：U433.33? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Correlation of Interlayermonotonic Performances and Fatigue Life between UHPC and SMA

LI Jia1，2?，CHEN Siyuan1，HUANG Cong1，ZOU Heng1

（1.School of Civil Engineering，Hunan University，Changsha410082，China;2.Key Laboratory for Wind and Bridge Engineering of Hunan Province，Hunan University，Changsha410082，China）

Abstract：ForUHPC-SMA composite specimens， two types of tack coatmaterials， i.e.， hot-meltmodified epoxy resin 202 and high-elastic and high-viscosity asphalt PG100， were chosen， andmonotonic tests and cyclic tests were carried out.The similarities， differences， and associations were investigated of different interlayer failuremodes（shear and tensile）.The possible link between various parameters obtained fromamonotonic shear test and the shear fatigue life were examined.The results show that the temperature has a significant effect on the interlayer bond perfor-mances.With the increase of test temperature， the pull-off strength and interlayer shearing strength（ISS）decreases greatly， and fatigue life between UHPC and SMA also decreases significantly.Pull-off strength， interlayer shearingstrength， shear stiffness（IS）， interlayer bonding energy（IBE）， and fatigue life of 202 are significantly better than those of PG100， as well as its stability in high temperatures.The pull-off strength has a great linear correlation with ISS， with R2 equaling0.936， indicating that the pull-off test is a reasonable and reliablemethod for preliminary evaluating the bond performances between UHPC and SMA.The parameters obtained from themonotonic shear test are closely related to the shear fatigue life.The higher themonotonic parameters， the longer the fatigue life is.The correlations are ranked as： IBE>ISS>IS and R2 are0.984，0.945， and0.779， respectively.IBE accounts for not only the shear force in the interlayer but also the resulting shear deformation resistance of the tack coat， which repre-sents the amount of energy dissipated during interlayer resisting shearing.It can be used as a reliable index to evalu-ate the interlayer bonding performances and to further predict the shearing fatigue life betweenUHPCand SMA.? Key words：bridge structures;composite deck;fatigue loading;bond properties;ultra-high performance con-crete

UHPC（Ultra-High Performance Concrete）由于其 超強(qiáng)的力學(xué)性能和超高的耐久性，被認(rèn)為是當(dāng)今世 界上最先進(jìn)的混凝土材料之一[1].為綜合解決鋼橋 面疲勞開裂及鋪裝層頻繁破損的兩大難題，作者所 在研究團(tuán)隊(duì)率先研發(fā)了“鋼面板-薄層UHPC-SMA” 超高性能輕型組合橋面體系，以大幅度提高橋面局 部剛度，有效降低高應(yīng)力幅，顯著提升鋼橋結(jié)構(gòu)的耐 久性和安全性[2-3].

UHPC-SMA層間黏結(jié)性能是新結(jié)構(gòu)體系關(guān)鍵技 術(shù)問題之一.國內(nèi)外學(xué)者評(píng)估結(jié)構(gòu)層間黏結(jié)性能的試驗(yàn)方法主要包括靜力破壞試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，其中靜力破壞試驗(yàn)最常用的方法是剪切試驗(yàn)與拉拔試 驗(yàn)[4].美國規(guī)范ASTmC1583/C1583M-20推薦使用附著力拉拔試驗(yàn)來測定材料與混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng) 度[5];AASHTO TP114-18（2021）規(guī)范中建議采用直剪強(qiáng)度測試儀進(jìn)行瀝青路面層間性能的測定，并將層間剪切強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)[6].我國現(xiàn)行《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3364-02 —2019）規(guī)范中，推薦使用抗拉強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度來評(píng)定鋼橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)的黏結(jié)性能[7].

然而，靜力試驗(yàn)未考慮道面結(jié)構(gòu)運(yùn)營期間承受 車輛重復(fù)作用的實(shí)際工況，因而需要開展層間疲勞性能研究[8].周志剛等[9] 自行研制了直剪測試儀，通過室內(nèi)試驗(yàn)及有限元仿真計(jì)算，分析了水和超載對(duì)混凝土板與瀝青層間的剪切疲勞壽命及破壞位置的影響.李盛等[10]研發(fā)了用于測定剛?cè)釓?fù)合式路面層間斜剪疲勞特性的試驗(yàn)裝置，通過疲勞試驗(yàn)與有限 元分析，提出了基于層間剪切疲勞的瀝青路面厚度設(shè)計(jì)方法.Tozzo 等[11]開發(fā)了雙面剪切測試設(shè)備，用于三層復(fù)合結(jié)構(gòu)試件的四點(diǎn)疲勞加載，發(fā)現(xiàn)設(shè)置黏層能明顯改善復(fù)合試件的疲勞壽命.Amelian等[12]通過剪切靜力試驗(yàn)、剪切疲勞試驗(yàn)及間接拉伸試驗(yàn)對(duì)雙層瀝青混凝土的層間黏結(jié)性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)靜力試驗(yàn)得出的強(qiáng)度與能量指標(biāo)與剪切疲勞壽命相關(guān)性較高，且簡單的間接拉伸試驗(yàn)也能較好地區(qū)分不同類型黏層的層間性能.

目前國內(nèi)外文獻(xiàn)主要針對(duì)瀝青路面層間或普通 混凝土板與瀝青上面層開展研究，鮮有文獻(xiàn)研究復(fù) 合結(jié)構(gòu)靜力性能與疲勞特性的潛在關(guān)聯(lián)性.由于UHPC力學(xué)性能、材料組分與普通混凝土有很大差 異[13]，因此有必要開展UHPC-SMA層間靜力性能及 疲勞性能研究.本文選擇兩類典型黏層材料，開展UHPC-SMA復(fù)合試件層間靜力性能及疲勞性能試驗(yàn) 與分析，通過測試層間拉拔強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度，掌握不同環(huán)境溫度對(duì)層間力學(xué)性能的影響;隨后進(jìn)行復(fù)合 試件疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以期獲取層間剪切疲勞曲線，并 得到兩類黏層的剪切疲勞壽命預(yù)估值;在此基礎(chǔ)上，探究層間在受剪、受拉等不同破壞模式下的異同點(diǎn) 及關(guān)聯(lián)性;分析剪切靜力指標(biāo)與剪切疲勞壽命的潛 在聯(lián)系及其相互關(guān)系.研究結(jié)果旨在完善現(xiàn)行規(guī) 程[14-15]，為超高性能輕型組合橋面的工程應(yīng)用提供 技術(shù)指導(dǎo).

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1UHPC技術(shù)指標(biāo)

本 研究 采 用經(jīng)過改性與強(qiáng) 化的鋼橋面專 用UHPC，組成成分包括水泥、硅灰、石英砂、高效減水 劑和水，鋼纖維按體積比 2.5% 摻入.其技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示.

1.1.2 黏層材料技術(shù)指標(biāo)

UHPC-SMA層間黏層材料采用高黏高彈瀝青 PG100（簡稱 PG100）及熱熔型改性環(huán)氧樹脂202（簡 稱 202），其技術(shù)指標(biāo)分別如表2和表3所示.兩類材料的黏結(jié)劑配合比、用量、拌和溫度、涂刷溫度和養(yǎng) 護(hù)條件如表4所示.

1.2 試件制備

1）采用300mm×300mm×30mm試模，澆筑成型UHPC基板.在室溫自然養(yǎng)護(hù)48 h，終凝后再進(jìn)行蒸 汽養(yǎng)護(hù)48 h.待試件自然晾干后，進(jìn)行表面拋丸處 理，去除浮漿，要求構(gòu)造深度（TD）達(dá)到0.45～0.55mm，清潔干燥后備用.

2）按照廠家要求及推薦用量（見表4），在規(guī)定的條件下將黏層材料均勻涂刷在UHPC板上，注意將UHPC板表面清理干凈，防止層間污染.

3）瀝青黏層涂刷后，同步撒布粒徑 5～10mm玄 武 巖，用量為8 kg/m2;采 用輪碾法成型30mm厚SMA，樹脂黏層涂刷后需等待表干，再成型上面層.室溫下放置24h后再進(jìn)行切割，復(fù)合試件尺寸為90mm×90mm×60mm.

試件制備流程如圖1所示.

1.3 試驗(yàn)方案

UHPC-SMA復(fù)合試件層間黏結(jié)性能通常采用抗 拉強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度來表征.拉拔試驗(yàn)是一種能有效測定黏層吸附能力的試驗(yàn)方法，在室內(nèi)及現(xiàn)場均可 操作，高效便捷.AASHTO TP114-18（2021）建議采 用直接剪切方式來測定層間抗剪強(qiáng)度，直剪強(qiáng)度低于斜剪強(qiáng)度，具有更好的安全儲(chǔ)備[6].因此，本研究 通過拉拔試驗(yàn)、直剪靜力試驗(yàn)，探究黏層材料的基本 黏結(jié)性能;此外，考慮到運(yùn)營期間橋面結(jié)構(gòu)將承受車 輛 多次重 復(fù) 荷 載作用，通過直剪疲 勞 試 驗(yàn) 掌 握UHPC-SMA層間剪切疲勞特性.

1.3.1拉拔試驗(yàn)

參考美國標(biāo)準(zhǔn) ASTmC1583/C1583M-20進(jìn)行拉拔試驗(yàn).采用ZM-10T 碳纖維黏結(jié)強(qiáng)度檢測儀測試 黏層與UHPC之間的附著力拉拔強(qiáng)度.試驗(yàn)溫度分別為15℃、25℃、35℃、45℃，每種溫度下測試3個(gè)平行試件.測試裝置見圖2.

1.3.2 直剪靜力試驗(yàn)

自行研制直接剪切試驗(yàn)裝置，采用路面材料伺 服液壓系統(tǒng) UTM（Universal Testingmachine）進(jìn)行剪切加載控制與數(shù)據(jù)采集，最大加載量程±25mm，最 大動(dòng)靜態(tài)荷載±30 kN.試驗(yàn)過程中的層間剪力、剪切變形分別由UTm荷載傳感器和安裝在壓頭頂部的高精度線性差分位移傳感器 LVDT（Linear VariableDifferential Transformer）測量，并通過一體化多軸控 制系統(tǒng) IMACS（Integratedmulti-Axis Control System）和UTS002軟件進(jìn)行加載控制和數(shù)據(jù)采集.

參考美國標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法AASHTOTP114-18（2021），加載方式采用位移控制，速率為2.54mm/min，環(huán)境 箱溫度分別設(shè)置為15℃、25℃、35℃、45℃，每種溫度下測試3個(gè)平行試件.

1.3.3 直剪疲勞試驗(yàn)

直剪疲勞試驗(yàn)采用與直剪靜力試驗(yàn)相同的剪切 夾具及 UTm系統(tǒng).疲勞加載頻率取10 Hz，采用恒應(yīng)力控制的連續(xù)偏正弦加載模式，即波形與正弦波相同，僅數(shù)值全在壓力軸一側(cè).以不變的加載幅度在最小荷載和最大荷載之間變動(dòng)，最小荷載取0.05kN，以確保試件與加載桿的良好接觸;由于輕型組 合橋面中層間最大剪應(yīng)力介于0.3～0.6mPa 之間，最大荷載取0.4mPa.疲勞加載過程中，實(shí)時(shí)記錄和計(jì)算加載時(shí)間、剪力大小與剪切變形，數(shù)據(jù)采集 速率取為2ms/點(diǎn)，即每次循環(huán)記錄 50組上述數(shù)據(jù)，通過UTS軟件可實(shí)時(shí)顯示剪力、剪切變形曲線.環(huán)境 箱溫度分別設(shè)置為15℃、25℃、35℃、45℃，每種溫度下測試3個(gè)平行試件.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1拉拔強(qiáng)度

分別測試15℃、25℃、35℃、45℃ 這4種溫度狀 態(tài)下，黏層202、PG100 與UHPC的附著力拉拔強(qiáng)度，測試結(jié)果如表5所示，分析可知：

1）隨著溫度的升高，拉 拔 強(qiáng) 度逐 漸 下降.與15℃時(shí)相比，45℃時(shí)黏層202的拉 拔 強(qiáng) 度從 2.86mPa 減少到1.19mPa，降幅為58.4%;PG100 從1.36mPa減少到0.45mPa，降幅為66.9%.

2）相同溫度下，黏層202 與UHPC的附著力拉拔 強(qiáng)度明顯高于PG100;溫度每升高10℃，黏層202平均降幅為24%，PG100平均降幅為30%，說明前者溫度穩(wěn)定性優(yōu)于后者.

2.2 剪切靜力性能

2.2.1剪切荷載-位移曲線

將3組平行試件測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入坐標(biāo)系，繪制散 點(diǎn)圖，如圖3所示.通過分析散點(diǎn)數(shù)據(jù)及其變化規(guī) 律，擬合出典型荷載-位移曲線，如圖3所示.擬合曲 線為Poly4 四次多項(xiàng)式，見式（1）.

式中：F為剪切荷載，kN;u為層間剪切變形，mm;A、B、C、D為擬合參數(shù).

2.2.2 抗剪性能指標(biāo)

獲取荷載-位移曲線后，可以計(jì)算出以下抗剪性能指標(biāo).

1）層間剪切強(qiáng)度ISS

層間剪切強(qiáng)度ISS（Interlayer Shearing Strength）定義為單位面積內(nèi)承受的最大剪切荷載，可由下式計(jì)算得出：

式中：ISS為層間剪切強(qiáng)度，MPa;Fmax為荷載-位移曲線中的峰值荷載，kN;S為剪切試件的截面面積，mm2.

2）剪切剛度IS

參照文獻(xiàn)[14]，將剪切剛度IS（Interlayer Stiff-ness）定義為最大剪切強(qiáng)度與其對(duì)應(yīng)的層間剪切變形之比，計(jì)算公式如下：

式中：IS為剪切剛度，MN/m3;ISS為層間剪切強(qiáng) 度，MPa;up為峰值荷載對(duì)應(yīng)的層間剪切變形值，mm.

3）層間黏結(jié)能IBE

層間黏結(jié)能IBE（Interlayer Bonding Energy）定義為峰值荷載-位移曲線 包絡(luò)的面積[14]，根據(jù)下式計(jì)算：

式中：IBE為層間黏結(jié)能，N·m;up為峰值荷載對(duì)應(yīng)的層間剪切變形值，mm;F為剪切荷載，kN;u為層間剪切變形值，mm.

由式（1）～式（4）以及表7 經(jīng)過分析與整理，得 到兩種典型黏層材料的層間剪切靜力性能指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，如圖4所示.

2.2.3 剪切靜力性能分析

圖4顯示了不同溫度下UHPC-SMA層間抗剪性能變化規(guī)律，由此可知：

1）隨著溫度升高，層間剪切強(qiáng)度ISS、剪切剛度IS、層間黏結(jié)能IBE3項(xiàng)靜力指標(biāo)均明顯下降;溫度從15℃升至45℃，黏層202 復(fù)合試件的ISS、IS、IBE分別 從1.44mPa、600mN/m3、18.31N·m降至0.25mPa、131mN/m3、2.89 N·m，PG100分別從0.54mPa、230mN/m3、7.12 N·m降為0.09mPa、37mN/m3、1.29 N·m;可見，環(huán)境溫度是影響UHPC-SMA層間抗剪性能的顯著因素.

2）黏層202抗剪性能明顯優(yōu)于PG100.在15℃、25℃、35℃、45℃4 種溫度條件下，黏層202的ISS、IS、IBE平均為PG100的2.4倍、2.3倍、2.4倍;特別是較高溫度（45℃）時(shí)，黏層202的ISS、IS、IBE 值明顯高于PG100，差異接近3倍.

2.3 剪切疲勞性能

2.3.1層間疲勞破壞準(zhǔn)則

采用兩項(xiàng)準(zhǔn)則來判別UHPC-SMA層間剪切疲 勞破壞.

準(zhǔn)則Ⅰ基于層間剪切變形：剪切變形發(fā)生顯著且加速變化，即判定為復(fù)合試件層間疲勞破壞.如圖5所示，剪切疲勞曲線特征點(diǎn) b，即為復(fù)合試件層間疲勞壽命[12].

準(zhǔn)則Ⅱ基于層間剪切剛度：將前50次循環(huán)的平均剪切剛度作為初始剛度，隨著荷載次數(shù)的增加，剛度將逐漸下降，當(dāng)剪切剛度減至初始剛度的50%時(shí)，表征復(fù)合試件層間疲勞破壞.此時(shí)對(duì)應(yīng)的循環(huán)加載次數(shù)定義為疲勞壽命[16].

2.3.2 剪切疲勞方程

將疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入坐標(biāo)系中，得到層間剪切變形隨加載次數(shù)的變化規(guī)律，如圖6所示.

分析可知，典型的疲勞曲線由三個(gè)階段組成：初 始階段、穩(wěn)定階段、破壞階段.在測試初期（0→a），由于試驗(yàn)系統(tǒng)誤差，如安裝誤差、接觸誤差等，層間變形測試值增長較快;進(jìn)入穩(wěn)定階段（a→b）后，變形隨 加載次數(shù)增加逐漸發(fā)展，近似線性增長的規(guī)律;隨著重復(fù)加載次數(shù)不斷增加，黏層材料出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，層間變形加速，直至復(fù)合試件發(fā)生層間破壞（b→破壞）.

文獻(xiàn)[12]認(rèn)為，F(xiàn)rancken 方程能較好地表達(dá)剪切疲勞過程，如式（5）所示：

式中：u為層間剪切變形，mm;n為循環(huán)加載次數(shù)，次;A、B、C、D為擬合參數(shù).

基于式（5），對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與計(jì)算，得到 剪切疲勞方程各擬合參數(shù)（見表7），剪切疲勞曲線如圖6所示.

2.3.3 剪切疲勞性能分析

依據(jù)疲勞破壞準(zhǔn)則Ⅰ、準(zhǔn)則Ⅱ，通過mATLAB 編 程計(jì)算，可得到剪切變形-加載次數(shù)曲線特征點(diǎn) b，并 獲得剪切剛度減至初始剛度50%時(shí)的加載次數(shù)，從 而得出黏層202及 PG100 復(fù)合試件在四種試驗(yàn)溫度下的剪切疲勞壽命，如圖7所示.

通過準(zhǔn)則Ⅰ和準(zhǔn)則Ⅱ可確定層間疲勞壽命區(qū) 間，且兩種疲勞破壞判定準(zhǔn)則總體上吻合良好，趨勢一致.但在裂縫發(fā)展過程中，由于骨料嵌擠作用及殘 余黏結(jié)強(qiáng)度的存在，剛度衰減程度不會(huì)與剪切變形 發(fā)展程度完全一致，由剛度衰減定義的疲勞壽命始 終高于準(zhǔn)則Ⅰ.實(shí)際設(shè)計(jì)中建議采用準(zhǔn)則Ⅰ，該準(zhǔn)則方便快捷，在加載過程中即可觀察層間剪切變形的發(fā)展規(guī)律，且得出的疲勞壽命較為保守.

2.3.4UHPC-SMA層間剪切疲勞壽命預(yù)估

由于室內(nèi)剪切疲勞試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型、受力狀況等都與實(shí)際情況存在較大差異，需建立疲勞壽命修 正預(yù)估模型，對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)得到的疲勞壽命Nf'進(jìn)行系數(shù)修正，從而預(yù)估疲勞壽命Nf，見下式：

式中：k1為正應(yīng)力影響系數(shù)，由試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可取為3[13，17-18] ;k2為加載間歇時(shí)間系數(shù)，可取為5[17];k3為裂縫擴(kuò)展影響系數(shù)，可取為20[17];k4為輪 跡橫向分布影響系數(shù)，為輪跡橫向分布系數(shù)之倒數(shù)，可取為k4=1/0.5[17].

考慮到季節(jié)溫度交替作用，《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）[16]提出疲勞試 驗(yàn)溫度應(yīng)取為當(dāng)?shù)禺?dāng)量溫度.我國南方地區(qū)的疲勞當(dāng)量溫度為10～25℃[19]，因此本文僅將15℃及 25℃ 剪切疲勞壽命代入公式（6）進(jìn)行修正，結(jié)果列于表8.

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）中，交通荷載分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表9所示[20].當(dāng)累計(jì)當(dāng)量作用軸次Ne小于疲勞壽命Nf時(shí)，可視為不會(huì)發(fā)生UHPC-SMA層間剪切疲勞破壞.以當(dāng)量疲勞溫度15℃為例，表8中黏層202的預(yù)估剪切疲勞壽命為25.80×106～31.89×106次，而 PG100 則為10.30×106～12.53×106次;參照表9可知，黏層202適應(yīng)于重交通或特重交 通等級(jí);而黏層PG100僅適應(yīng)于中等及輕交通等級(jí).

3 拉拔強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性

將拉拔試驗(yàn)結(jié)果與剪切試驗(yàn)結(jié)果列于圖8中，從而可以看出，黏層拉拔強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度具有相似的變化規(guī)律.

使用散點(diǎn)圖考察兩者之間的關(guān)系，對(duì)拉拔強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，結(jié)果見圖9.

由此可知，拉拔強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度兩者具有線性相關(guān)性，回歸方程可表述為：

4 剪切靜力指標(biāo)與剪切疲勞壽命的關(guān)聯(lián)性

觀察圖4 與圖7可知，剪切靜力指標(biāo)與剪切疲勞 壽命變化趨勢基本一致，表明彼此之間存在必然的聯(lián)系.通過散點(diǎn)圖分析層間剪切強(qiáng)度ISS、剪切剛度IS、層間黏結(jié)能IBE3項(xiàng)靜力指標(biāo)與疲勞壽命存在相互關(guān)系，擬合結(jié)果如圖10所示.由圖10可知：疲勞壽 命與靜力指標(biāo)的相關(guān)性排序?yàn)椋簩娱g黏結(jié)能IBE>層間剪切強(qiáng)度ISS>剪切剛度IS，其相關(guān)系數(shù)R2 依次為0.984、0.945、0.779.

在靜力指標(biāo)中，層間黏結(jié)能IBE 與疲勞壽命Nf'的關(guān)系最為密切，二者關(guān)系如下式：

層間黏結(jié)能IBE不僅考慮了受剪全過程中黏層承受剪切力的大小，同時(shí)也反映了復(fù)合試件抵抗剪切變形的能力，揭示了力和變形的共同效應(yīng)，表征著層間抵抗剪切過程中的總能量消耗，可綜合評(píng)估UHPC-SMA黏層的靜力及疲勞特性.

5 結(jié)論

1）改性環(huán)氧樹脂黏層202的黏結(jié)性能明顯優(yōu)于高黏高彈瀝青黏層PG100;隨著溫度的升高，兩種典型黏層材料強(qiáng)度逐漸下降，溫度每升高10℃，黏層202平均降幅為24%，PG100平均降幅為30%，說明 前者溫度穩(wěn)定性優(yōu)于后者.

2）UHPC-SMA 剪切荷載-位移全過程曲線可擬 合為Poly4 四次多項(xiàng)式，層間抗剪性能采用層間剪切 強(qiáng)度ISS、剪切剛度IS、層間黏結(jié)能IBE 表征，其中IBE反映了剪切力和剪切變形的共同效應(yīng)，可以作為綜合評(píng)估層間黏結(jié)性能的重要指標(biāo).

3）通過剪切疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得剪切變形-加載次數(shù)曲線，并擬合得到UHPC-SMA層間剪切疲勞方 程.依據(jù)疲勞破壞準(zhǔn)則，可預(yù)估兩種典型黏層材料的剪切疲勞壽命，進(jìn)而評(píng)價(jià)兩種黏層材料的適用性.

4）剪切靜力性能與剪切疲勞壽命密切相關(guān)，靜力指標(biāo)越高，疲勞壽命越長.其相關(guān)性排序?yàn)椋簩娱g黏結(jié)能IBE>層間剪切強(qiáng)度ISS>剪切剛度IS.基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了層間黏結(jié)能IBE 與疲勞壽命Nf'的關(guān)系模型.

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