環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂參數(shù)及斷裂能研究.pdf

1、環(huán)氧瀝青混凝土作為優(yōu)良的鋼橋面鋪裝層材料，正被越來越多地用于大跨徑鋼箱梁橋，如何預防和維護病害、降低鋪裝病害對行車和橋面板的不利影響以提高使用壽命是值得深究的課題。大量實橋調(diào)查和理論分析結(jié)果表明開裂是鋼橋面鋪裝最常見的病害形式，因此環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層裂縫的啟裂及擴展機理、鋪裝的剩余壽命等損傷斷裂力學問題成為學術(shù)界和工程界關(guān)注的焦點，而研究這些問題的基礎則是材料的基本斷裂參數(shù)。 與金屬和水泥混凝土材料不同，環(huán)氧瀝青混凝土是一種熱

2、固性的溫度敏感的復合材料，其斷裂特性與溫度密切相關(guān)，目前鮮有針對這類特殊材料的斷裂力學研究。本文基于國家自然基金“鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層疲勞損傷與壽命預估研究”(基金編號：50578038)項目，從斷裂力學的基本理論入手，分析了裂縫尖端的應力場參數(shù)和位移場參數(shù)，采用試驗的方法，研究了環(huán)氧瀝青混凝土材料在不同溫度和不同縫高比下的斷裂韌性K<,IC>、臨界裂縫尖端張開位移(CTODc)、J積分臨界值J<,C>，并在此基礎上提出了適用于環(huán)

3、氧瀝青混凝土的K-J聯(lián)合斷裂判據(jù)。同時基于虛擬裂縫模型理論，通過試驗得到了環(huán)氧瀝青混凝土在不同溫度和不同縫高比下的斷裂能G<,F>。首次將水泥混凝土中比較成熟的雙K斷裂參數(shù)理論引用到環(huán)氧瀝青混凝土中，探討了其在環(huán)氧瀝青混凝土材料中的適用性。 研究表明，溫度對環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂特性影響明顯，溫度不同，環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂模式不同，同時縫高比對斷裂參數(shù)也有不同程度的影響。(1)固定縫高比，隨著溫度升高，KIc逐漸減小，CTODc逐

4、漸增大，但Jc則呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；固定溫度，隨著縫高比增大，KIc和Jc基本不變化，CTODc則逐漸減小。(2)固定縫高比，隨著溫度升高，斷裂能G<,F>先增大后減??；固定溫度，隨著縫高比增大，斷裂能G<,F>減小。(3)提出了適用于環(huán)氧瀝青混凝土的K-J聯(lián)合斷裂判據(jù)，即當溫度低于5℃時采用斷裂韌性作為斷裂判據(jù)，當溫度高于5℃時采用J積分參數(shù)作為斷裂判據(jù)。(4)當環(huán)氧瀝青混凝土在一定溫度條件下表現(xiàn)出和水泥混凝土相似的力學性質(zhì)時，雙