基于半剛性基層瀝青路面溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力數(shù)值模擬的研究.pdf

1、路面結(jié)構(gòu)完全暴露在自然環(huán)境中，經(jīng)受著持續(xù)變化的大氣影響，如太陽(yáng)輻射、天空輻射及外界氣溫的影響。太陽(yáng)輻射與天空輻射的一部分從路表面被反射，余下的部分被吸收并轉(zhuǎn)為熱能。這部分熱能與外界氣溫相疊加，因此蓄積了可觀的路表溫度，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)作用，使溫度沿路面厚度向較低處傳導(dǎo)。表面溫度在一天內(nèi)不斷變化，使路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了不穩(wěn)定熱流。 從力學(xué)上分析，由于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的不穩(wěn)定熱流，路面結(jié)構(gòu)的每一部分都將隨著溫度的升高或降低而趨于膨脹或收縮，但由于

2、層狀路面結(jié)構(gòu)各部分的相互約束，這種變形不能自由發(fā)生，于是就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)路面結(jié)構(gòu)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青路面就開(kāi)裂；從材料學(xué)上分析，半剛性基層瀝青路面對(duì)溫度十分敏感，瀝青混合料的強(qiáng)度、勁度以及溫縮性能等都隨著溫度的變化而變化。由于這種非線性關(guān)系，使得半剛性基層瀝青路面溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的分析變得相當(dāng)復(fù)雜。道路使用的長(zhǎng)期實(shí)踐使人們逐漸認(rèn)識(shí)到路面溫度狀況會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和使用效果帶來(lái)很大影響。 為準(zhǔn)確細(xì)致的研究淮南地區(qū)

3、半剛性基層瀝青路面開(kāi)裂問(wèn)題，首先應(yīng)確定淮南路面結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力，最直接的手段是廣泛地進(jìn)行路面實(shí)地觀測(cè)，這種實(shí)測(cè)工作必須對(duì)淮南范圍內(nèi)有代表性的地區(qū)進(jìn)行。這項(xiàng)工作需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。而且即便是全年進(jìn)行這種實(shí)測(cè)，遇到極端溫度的可能性也很小。 因此，本文首先搜集回顧了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果，尤其對(duì)瀝青路面溫縮裂縫類早期破損的現(xiàn)象和機(jī)理識(shí)別進(jìn)行了詳細(xì)的研究和總結(jié)。根據(jù)路面結(jié)構(gòu)所處的地區(qū)和位置，借助已有的標(biāo)準(zhǔn)氣象資料

4、，在傳熱學(xué)和氣象學(xué)的基本原理上，利用ANSYS有限元軟件計(jì)算出道路結(jié)構(gòu)實(shí)際溫度場(chǎng)，進(jìn)而計(jì)算瀝青路面的溫度應(yīng)力；其間將溫度作為瀝青路面的荷載，在一個(gè)或多個(gè)循環(huán)周期典型氣候條件下進(jìn)行有限元數(shù)值分析，得到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力的日變化規(guī)律和分布狀態(tài)，為開(kāi)裂分析提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；從建立更符合實(shí)際情況的理論體系和計(jì)算方法入手，系統(tǒng)分析瀝青路面的力學(xué)行為與各影響因素之間的定量關(guān)系，以期對(duì)瀝青路面使用壽命提供較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。該研究對(duì)提高瀝青路面結(jié)構(gòu)抗裂性能