溫度與荷載耦合作用下的瀝青路面開裂機(jī)理研究.pdf

1、裂縫由于存在于瀝青路面壽命的各個(gè)階段而成為路面的一種主要破壞方式。目前的裂縫研究主要集中在瀝青疲勞裂紋或反射裂縫，而自上而下的Top-Down是一種比疲勞裂紋和瀝青路面反射裂縫更為嚴(yán)重的破壞模式。傳統(tǒng)路面設(shè)計(jì)理論以結(jié)構(gòu)層層底容許彎拉應(yīng)力作為抗裂設(shè)計(jì)指標(biāo)，對瀝青路面Top-Down裂縫未能做出合理解釋，且關(guān)于Top-Down裂縫的研究多集中在輪胎花紋類型、垂直荷載大小、車速等因素。瀝青路面結(jié)構(gòu)在自然條件下發(fā)揮其路用性能，只研究垂直荷載而忽

2、略水平荷載、溫度是不能真實(shí)反映瀝青路面應(yīng)力響應(yīng)及Top-Down裂縫開裂機(jī)理。
　　本文基于線彈性力學(xué)、斷裂力學(xué)、彈塑性力學(xué)、粘彈性力學(xué)基本原理，使用ABAQUS有限元軟件模擬分析垂直荷載單獨(dú)作用、垂直荷載與水平荷載同時(shí)作用、溫度與荷載耦合作用下的瀝青路面結(jié)構(gòu)受力情況及Top-Down裂縫開裂機(jī)理，并應(yīng)用最大周向力理論計(jì)算Top-Down裂縫尖端Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型開裂的斷裂角。
　　本文首先建立了路面結(jié)構(gòu)三維有限元模型并驗(yàn)證其有效

3、性。對瀝青路面在垂直對稱荷載作用下的應(yīng)力響應(yīng)研究和分析。二維有限元模型應(yīng)力響應(yīng)與三維有限元模型一致，在二維有限元模型上添加Top-Down裂縫，裂縫尖端使用奇異單元，通過擴(kuò)展有限元(XFEM)求得裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子、尖端集中應(yīng)力、J積分和T應(yīng)力，Top-Down裂縫為剪切型開裂。
　　然后在有限元模型中引入水平荷載的作用，考慮水平荷載大小、水平荷載作用位置對瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析及Top-Down裂縫尖端參數(shù)的影響。水平荷載與垂直