飽和瀝青路面的粘彈性分析.pdf

1、水損害是瀝青混凝土路面最常見的病害之一。水損害的出現會引發(fā)多種路面質量問題，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，應用理論分析和數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，完成以下內容:
　　 首先，在空間軸對稱坐標系下，采用Laplace變換和Hankel變換方法，應用粘彈性體的微分型本構關系求解Biot固結方程和滲流連

2、續(xù)方程，得到了飽和粘彈性體系的應力和位移的一般解。
　　 第二，依據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、豎向有效應力和豎向位移進行了算例分析。計算結果表明，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構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。計算結果表明，當假設表面為不排水條件時，瀝青路面結構中的超孔隙水壓力值要大于排水路面。
　　 最后，依據瀝青混合料的蠕變試驗結果建立本構關系，應用有限元方法對多層飽和路面結構進行二維粘彈性動力響應分析。計算結果表明，在行車荷載