基于損傷力學的瀝青路面疲勞損傷研究.pdf

1、我國公路建設中廣泛運用的半剛性基層瀝青路面早期破壞嚴重，路面的實際使用壽命低于設計壽命。目前，大量出現(xiàn)的損壞是現(xiàn)行理論和規(guī)范所無法解釋的，路面實踐中所暴露的大量問題促使應對路面分析設計理論進行反思。本文運用疲勞損傷有限元方法分析半剛性基層瀝青路面在交通荷載與溫度荷載下的疲勞損傷行為與疲勞壽命，旨在真正揭示半剛性基層瀝青路面的疲勞破壞機理，為半剛性基層瀝青路面的設計與施工提供理論依據。同時，基于疲勞損傷的研究方法，對長壽命瀝青路面結構設計

2、進行探討。 1.依據基于Chaboche非線性疲勞損傷模型推導的矩形截面梁的應力、應變和損傷度，以及疲勞壽命等之間的關系以及相關試驗結果，確定了瀝青混合料、水泥穩(wěn)定碎石、二灰土三種路面材料的疲勞損傷演化方程指數(shù)，分析了三種材料的疲勞損傷演化規(guī)律和疲勞壽命。 2.利用有限元與疲勞損傷理論分析出疲勞損傷有限元實現(xiàn)方法，并利用ABAQUS有限元軟件、FORTRAN程序語言和疲勞損傷分析流程圖，編制了考慮疲勞損傷的材料子程序，實

3、現(xiàn)了全耦合的疲勞損傷有限元分析。 3.利用疲勞損傷有限元方法分別基于兩種不同疲勞損傷模型分析了交通荷載下半剛性基層瀝青路面結構的疲勞損傷行為，即損傷度在路面結構內的空間分布與隨時間的演化規(guī)律、水平正應力與水平正應變在路面結構內的空間分布與隨時間的演化規(guī)律、路表彎沉隨時間改變的規(guī)律，以及路面結構參數(shù)與接觸條件對損傷度、水平正應力、路表彎沉的影響。同時基于損傷度的概念確定了半剛性基層瀝青路面在車輛荷載下的裂紋形成疲勞壽命以及結構參數(shù)

4、與接觸條件等對裂紋形成疲勞壽命的影響。分析過程中對兩種模型的計算結果進行了比較，發(fā)現(xiàn)非線性模型更能體現(xiàn)路面結構的損傷演化過程。 4.利用疲勞損傷有限元方法分別基于兩種不同疲勞損傷模型分析了溫度荷載下半剛性基層瀝青路面面層結構的疲勞損傷行為，即損傷度的分布與演化規(guī)律、水平正應力的分布與演化規(guī)律，以及面層結構參數(shù)與溫度參數(shù)對相關量的影響。并基于損傷度的概念分析了溫度荷載作用下瀝青面層裂紋形成疲勞壽命，以及面層結構參數(shù)與溫度參數(shù)對裂紋