基于板底脫空演化時(shí)程分析水泥路面疲勞壽命研究.pdf

1、水泥路面存在的錯(cuò)臺(tái)、拱起、斷裂、唧泥等多種病害大多和路面板底脫空有關(guān)，板底脫空演化對(duì)路面的破壞起催化作用。國(guó)內(nèi)外基于板底脫空演化時(shí)程分析水泥路面疲勞壽命研究不夠深入和完善。因此，對(duì)時(shí)程分析下水泥路面板底脫空演化規(guī)律和疲勞壽命展開(kāi)深入研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究首先建立動(dòng)荷載作用下板底脫空演化水泥路面力學(xué)三維模型，在脫空形狀和脫空位置正交分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了不同參量下的板底脫空水泥路面板的力學(xué)性能。創(chuàng)新性的采用

2、灰色關(guān)聯(lián)分析方法探究了板底脫空水泥路面時(shí)程演化七參量與四參量的關(guān)聯(lián)程度。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了水泥路面板底脫空演化理論模型。并提出了基于板底脫空演化時(shí)程分析水泥路面疲勞壽命計(jì)算方法，計(jì)算了板底脫空演化時(shí)程分析下水泥路面疲勞壽命。結(jié)果表明：
　　（1）通過(guò)正交組合計(jì)算分析得出當(dāng)脫空位置位于板角為受力最不利位置，而脫空形狀為橢球形則最接近板底脫空演化實(shí)際。動(dòng)載作用下板底脫空的影響范圍為脫空區(qū)域外400mm的范圍內(nèi)。當(dāng)脫空區(qū)域超過(guò)脫空半徑為20

3、90mm時(shí)的范圍，面層板將會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。脫空深度比對(duì)脫空尺寸的影響小50％，板底脫空水泥路面比未脫空水泥路面因?yàn)槌d而破壞的可能性將提高3~6倍。
　?。?）板底脫空水泥路面時(shí)程演化不同參量的灰色關(guān)聯(lián)程度大小順序?yàn)椋好鎸觿?dòng)彈性模量γ6＞動(dòng)荷載γ4＞面層厚度γ5＞車(chē)輛行駛速度γ3＞脫空半徑γ1=基層動(dòng)彈性模量γ7＞脫空深度γ2。板底脫空水泥路面時(shí)程演化七參量與四參量的灰色關(guān)聯(lián)分析認(rèn)為車(chē)輛行駛速度的關(guān)聯(lián)度大于脫空半徑的關(guān)聯(lián)度，而脫空半徑

4、的關(guān)聯(lián)度大于脫空深度的關(guān)聯(lián)度。
　　（3）參數(shù)敏感性分析試驗(yàn)中脫空區(qū)域中部測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值約為邊緣測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值的3~5倍。在脫空半徑試驗(yàn)中，進(jìn)行足尺轉(zhuǎn)化后相當(dāng)于脫空區(qū)域邊緣位置測(cè)點(diǎn)當(dāng)荷載位于距離板角為1800mm時(shí)應(yīng)力值開(kāi)始趨于零。試驗(yàn)驗(yàn)證了模擬中脫空深度比脫空半徑對(duì)板底脫空演化水泥路面板影響較小以及動(dòng)荷載比路面板厚度影響大的結(jié)論。
　　（4）根據(jù)帶有脫空疲勞損傷變量的疲勞損傷型本構(gòu)方程，提出基于板底脫空演化時(shí)程分析水泥路面疲勞壽命