瀝青混凝土非飽和狀態(tài)滲流場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合作用下疲勞破壞研究.pdf

1、瀝青路面由于具有無(wú)接縫、低噪音、易維修等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)今高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)的主要型式。按照現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量良好的瀝青路面，一般要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用且達(dá)到使用設(shè)計(jì)年限才會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞，然而實(shí)際上部分瀝青路面遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限就開(kāi)始出現(xiàn)疲勞破壞。研究表明，水損害是導(dǎo)致瀝青路面疲勞壽命大大縮短的主要原因之一，因此深入研究瀝青路面在復(fù)雜水環(huán)境下的疲勞破壞機(jī)理，有利于更一步加深對(duì)瀝青路面水損害和瀝青路面疲勞破壞的認(rèn)識(shí)。
　　

2、 本文從研究瀝青混凝土的滲透性能開(kāi)始，獲得了瀝青混凝土在不同孔隙水平下的滲透系數(shù)，通過(guò)理論研究，分析了降雨入滲過(guò)程中瀝青路面結(jié)構(gòu)滲流規(guī)律；探討了基于降雨入滲初始狀態(tài)下的瀝青路面在動(dòng)態(tài)車(chē)荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，并對(duì)影響各計(jì)算指標(biāo)的影響因素進(jìn)行了較為詳盡的分析；此外，為了進(jìn)一步對(duì)瀝青混凝土在荷載與水壓力共同作用下的疲勞性能與疲勞破壞機(jī)理進(jìn)行分析，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)手段與理論分析，得到了瀝青混合料在不同水環(huán)境下的疲勞壽命方程，并對(duì)瀝青路面在交通荷

3、載與動(dòng)水壓力的作用下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律以及疲勞壽命進(jìn)行定量的分析。
　　 本文的主要結(jié)論如下：
　　 1.瀝青混合料的滲透系數(shù)與空隙率有良好的相關(guān)性，此外，對(duì)于三種混合料類(lèi)型而言，滲透系數(shù)與有效空隙率之間的相關(guān)性都要高于滲透系數(shù)與總空隙率之間的相關(guān)性。
　　 2.降雨入滲過(guò)程對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部(尤其是面層結(jié)構(gòu))滲流場(chǎng)的變化起到了顯著影響。該過(guò)程將會(huì)導(dǎo)致瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部飽和度和孔隙水壓力出現(xiàn)顯著的變化；隨著降雨時(shí)間的增

4、加，路面結(jié)構(gòu)由上至下，各面層逐步達(dá)到完全飽和狀態(tài)，孔隙水壓力也隨著時(shí)間的增加而逐步提高，由初始狀態(tài)下的基質(zhì)吸力變?yōu)檎乃畨毫Α?br>　　 3.在行車(chē)荷載的加載、卸載過(guò)程中，瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙中的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力，瀝青混合料內(nèi)部不斷地承受著這種由正到負(fù)，由負(fù)到正的反復(fù)循環(huán)孔隙水壓力，且這種作用在瀝青面層與基層的交界面上尤為嚴(yán)重。此外，豎向位移、最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力等指標(biāo)也隨著荷載的動(dòng)態(tài)變化而呈現(xiàn)波動(dòng)性。
　　 4.降雨初

5、始滲流場(chǎng)、面層以及基層滲透系數(shù)、彈性模量、車(chē)載大小都會(huì)對(duì)瀝青路面在滲流場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合作用下的力學(xué)響應(yīng)產(chǎn)生影響，隨著各影響因素的變化，各計(jì)算指標(biāo)呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。其中，瀝青面層內(nèi)部的孔隙水壓力與瀝青面層拉應(yīng)力受基層滲透性能影響最大，在面層底部設(shè)置排水性良好的基層有利于面層內(nèi)部以及面-基層交界面上孔隙水壓力的消散，并減弱面層底部的受拉狀態(tài)，有利于減少水損害。
　　 5.室內(nèi)疲勞試驗(yàn)表明：在水損害狀態(tài)下，瀝青混合料的疲勞壽命較普通狀

6、態(tài)下大為縮短，有水作用狀態(tài)下瀝青混合料的疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的敏感程度比無(wú)水狀態(tài)高。
　　 6.在交通荷載與動(dòng)水壓力的共同作用下，動(dòng)水壓力的作用改變了對(duì)稱(chēng)荷載與偏荷載作用下裂紋擴(kuò)展規(guī)律，隨著動(dòng)水壓力的增大，裂紋尖端呈現(xiàn)張拉型擴(kuò)展與剪切型擴(kuò)展共同作用的復(fù)合形式。與無(wú)水狀態(tài)相比較，有水狀態(tài)下的瀝青路面起裂壽命大大縮短，并且起裂壽命隨著基層滲透系數(shù)的減小而降低；此外，在水壓力與交通荷載共同作用下的瀝青路面裂縫疲勞擴(kuò)展壽命隨著水壓力的增加