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文檔簡介
1、水損害是瀝青混凝土路面最常見的病害之一。水損害的出現(xiàn)會引發(fā)多種路面質(zhì)量問題,從而嚴重影響路面使用性能和降低耐久性,因此瀝青路面水損害問題一直引起廣泛關(guān)注,成為科研和工程實踐的重要課題。本文針對路面水損害問題,應(yīng)用理論分析和數(shù)值模擬的方法研究飽和瀝青混凝土路面粘彈性動、靜力學響應(yīng),完成以下內(nèi)容:
首先,在空間軸對稱坐標系下,采用Laplace變換和Hankel變換方法,應(yīng)用粘彈性體的微分型本構(gòu)關(guān)系求解Biot固結(jié)方程和滲流連
2、續(xù)方程,得到了飽和粘彈性體系的應(yīng)力和位移的一般解。
第二,依據(jù)表面和無窮遠處的邊界條件,求出飽和粘彈性半空間體的應(yīng)力和位移的積分空間中顯式表達式,再采用德賓法和復化辛普森求積公式等數(shù)值方法進行Laplace逆變換和Hankel逆變換。以聚酯纖維瀝青混凝土材料的Burgers模型為例,對超孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力和豎向位移進行了算例分析。計算結(jié)果表明,聚酯纖維含量為0.20%的瀝青混合料具有超孔隙水壓力小、豎向有效應(yīng)力大、豎
3、向位移小等優(yōu)點,具有更強抗水損害能力。
第三,依據(jù)層狀體系理論和邊界排水條件、層間接觸條件,針對雙層飽和粘彈性瀝青路面的四種不同情況:即表面排水與不排水條件下層間連續(xù)和滑動接觸情況,推導出各層應(yīng)力、位移、超孔隙水壓力以及水流速度的表達式。并通過與有限元分析結(jié)果對比驗證了本文公式的正確性。以Kelvin模型表征瀝青混凝土的粘彈性能,提供四種雙層路面結(jié)構(gòu)體系的超孔隙水壓力的計算實例。通過計算實例之間的對比,揭示了邊界排水條件與
4、層間接觸條件對于超孔隙水壓力的影響。
第四,依據(jù)層狀體系理論和層間的接觸條件,推導出表面排水與不排水條件下的多層飽和粘彈性體系顯式解答。以Kelvin模型為例計算了中心對稱軸上的超孔隙水壓力。計算結(jié)果表明,當假設(shè)表面為不排水條件時,瀝青路面結(jié)構(gòu)中的超孔隙水壓力值要大于排水路面。
最后,依據(jù)瀝青混合料的蠕變試驗結(jié)果建立本構(gòu)關(guān)系,應(yīng)用有限元方法對多層飽和路面結(jié)構(gòu)進行二維粘彈性動力響應(yīng)分析。計算結(jié)果表明,在行車荷載
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