疲劳问题在道路工程领域一直是研究的重点与难点,可靠度作为材料和结构健康程度和服务能力的判定,在设计安全和质量控制方面越来越受到更多人的关注,同时在路面设计、材料研究、养护实施方面日益成为研究的重点。文章通过三点弯曲疲劳试验得到疲劳寿命和弯曲劲度模量,首先根据残余强度理论建立弯曲劲度模量衰变模型,研究弯曲劲度模量随加载周期的演化规律。然后基于弯曲劲度模量构建可靠度分析功能函数,借助Matlab编程实现蒙特卡洛模拟直接抽样法计算可靠度,研究可靠度在弯曲劲度模量随加载变化过程中的变化规律。最后通过ABAQUS有限元模拟分析,研究沥青路面结构在服务期限内可靠度随不同作用次数的变化规律。本文从室内试验出发,以弯曲劲度模量的演化为基础,研究弯曲劲度模量随加载过程演化时的可靠度变化规律,建立可靠度的动态变化过程,为安全性评价提供依据。研究具体内容如下:(1)三点弯曲疲劳试验。通过研究各试验参数对三点弯曲疲劳试验的影响规律,确定实际试验加载的温度、应力比、加载速度。基于三点弯曲疲劳试验测定不同应力比下的沥青混合料的弯曲疲劳寿命、初始弯曲劲度模量、弯曲劲度模量阈值。分析疲劳寿命的概率密度分布形式,最终确定为对数正态分布形式。(2)沥青混合料弯曲劲度模量衰变规律研究。根据三点弯曲疲劳试验结果,建立弯曲劲度模量衰变模型,通过模型拟合结果和试验结果对比得到模型参数m,分析模型参数m与应力比的数量关系,经过无量纲化处理,分析弯曲劲度模量比与疲劳寿命比的变化关系,总结得出:弯曲劲度模量在加载过程中呈三阶段性衰变规律:第一阶段快速下降,衰变速率较大,占整个加载周期的10%-20%。第二阶段平稳下降,占加载周期的60%-70%。第三阶段加速至破坏阶段,占整个加载周期的10%-20%,为可靠度发展变化研究奠定基础。(3)沥青混合料可靠度变化规律研究。基于弯曲劲度模量衰变规律,建立沥青混合料可靠度分析模型,以弯曲疲劳寿命为随机变量,建立基于疲劳寿命的可靠度分析功能函数。借助Matlab编写程序实现蒙特卡洛直接抽样计算不同应力比下的可靠度,分析得到:沥青混合料可靠度随加载次数的变化规律为三阶段即100%的平稳阶段、快速下降阶段、0%的稳定阶段,且应力比越大,可靠度下降越快。通过验证研究可靠度和弯曲劲度模量在加载过程的变化关系,结果表明:在试验的初期弯曲劲度模量缓慢下降,可靠度与弯曲劲度模量的变化是不同步的,当试验结束时可靠度仍处于快速下降阶段。得到不同阶段的弯曲劲度模量所对应的可靠度,为试验的安全控制和路面设计与养护的时间点提供理论依据。(4)基于ABAQUS有限元的路面结构可靠度研究。首先根据有限元ABAQUS模拟分析路面结构的力学响应,得到不同作用次数下路面结构层的拉应力分布结果,然后建立以提取的结构层层底最大拉应力为随机变量的路面结构可靠度分析功能函数。采用蒙特卡洛模拟抽样法计算不同作用次数对应的结构层可靠度,最后分析路面结构在设计服务期限内可靠度变化规律,结果表明:随着路面轴载作用次数及服役年限的增加,结构层的可靠度下降速率加快,轴载作用次数对路面结构可靠度分析的敏感性较高,反映出在道路运营中应合理控制交通流量,采取相应的监测手段来判定路面结构的安全状态来使得路面结构达到最长的服务年限。