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《长安大学》 2009年
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半刚性基层沥青路面结构疲劳寿命研究

赵磊  
【摘要】:丌裂是路面病害中常见的一个问题。半刚性基层由于具有一定的刚性,在荷载温度水等实际条件的作用下,容易造成开裂损坏,并反射引起路面面层开裂,从而导致整个路面结构的损坏。 现今测定半刚性基层的疲劳寿命,通常是在试验室中进行小梁加载来获得。由于路面基层整体结构承受的荷载模式以及其他各种环境的作用的特殊性,用小梁加载试验来获得的半刚性基层的疲劳寿命,并不能很好的表征半刚性基层结构的疲劳性能。 本文从断裂力学出发,依据调查到的不同开裂程度下半刚性基层的实际状况,在有限元软件ANSYS中建立了路面整体结构层体系的三维有限元模型,计算得到了半刚性基层裂缝尖端处的应力强度因子,并借鉴断裂力学中的Paris公式,来求得半刚性基层结构的疲劳寿命。半刚性基层结构疲劳寿命表征了路面整体情况下半刚性基层的结构疲劳特性,因此应比小梁加载试验所得到的疲劳寿命要更贴合实际。 分析结果表明:基层开裂的裂缝尖端相比无裂缝的基层存在着很大的应力突变值,应用应力强度因子的值可以表示基层裂缝尖端应力集中的程度。无论是荷载单独作用还是荷载和温度的耦合作用,应力强度因子基本上是随着裂缝长度的增加而逐渐增大的,在裂缝长为1~2cm时应力强度因子有着迅速增加,在2cm处出现波峰,而在2cm后应力强度因子随裂缝长度的增长而趋于平缓。而随着基层模量的增大,应力强度因子也会随之增大。但荷载单独作用时其增大趋势逐渐变缓,而加入温度场后,荷载和温度共同作用下应力强度因子随基层模量的增长趋势逐渐加剧。 半刚性基层结构疲劳寿命随着基层模量的增加而逐渐减小,初始减小速率比较快,而后随着半刚性基层模量的增加会趋于缓和。不同温度下半刚性基层的结构疲劳寿命也会有所不同,越接近标准温度,其值就越大,无论高温还是低温,越远离标准温度,其值也就越小。基层模量越小,各温度场下计算所得的基层结构疲劳寿命的差距就越明显随着基层模量的增大,它们之间的差距也会逐渐缩小。随着面层厚度的增加,基层结构疲劳寿命也在增长,但增长速率逐渐降低。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U416.217

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