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沥青路面荷载裂缝扩展行为及影响因素数值仿真分析
| 论文题名： | 沥青路面荷载裂缝扩展行为及影响因素数值仿真分析 |
| 关键词： | 沥青路面;断裂模式;裂纹扩展机理;养护管理;数值仿真 |
| 摘要： | 根据中国公路网公布数据，截止2014年底，全国共建成通车公路里程446.39万公里，高速公路已完成里程共11.19万公里，一级公路8.54万公里，二级公路34.84万公里，其中主要路面铺装类型为沥青路面。路面裂缝是常见的道路病害之一，目前对于裂缝模拟分析主要为传统有限元分析，而扩展有限元法的出现使裂缝扩展仿真分析更加贴近于工程实际。 首先，对常见的断裂模式及裂纹扩展机理进行总结，并对扩展有限元法的构成进行阐述。对SCB试验进行正交试验设计，选择评价指标，确定影响因素和水平，提出正交试验方案。对沥青混合料原材料进行检验，并设计4种类型沥青混合料配合比，根据试验方案制作SCB试件进行试验，采用SPSS19.0数据分析软件对试验结果进行正交分析。其次，制作四种类型沥青混合料小梁试件，进行蠕变实验得到各类型混合料蠕变曲线。通过OriginPro9.0软件对Burgers模型参数进行拟合，基于Fortran语言平台编译用户材料子程序UMAT，实现沥青混合料参数的导入。采用扩展有限元法对不同混合料8mm、18mm和28mm预制裂缝SCB试验裂缝扩展过程进行仿真，并与实验结果进行对比分析，评价扩展有限元法的分析效果。最后，通过试验及规范获取路面结构材料参数，并对同一模型有限元主应力计算结果与BISAR软件计算结果进行对比分析。采用扩展有限元法对正荷载作用下不同裂缝深度、裂缝宽度、结构层厚度、基层模量和轴载对面层底面裂缝扩展影响规律进行分析。对偏荷载作用下面层底部裂缝Ⅱ型应力强度因子影响因素以及裂缝扩展路径规律进行分析。对偏荷载作用下不同裂缝深度、裂缝宽度、结构层厚度、基层模量表面裂缝扩展影响规律进行分析。采用扩展有限元法对多裂缝在荷载作用下的扩展路径进行仿真分析，评定其仿真效果。以期对沥青路面裂缝养护及防治提供理论参考。 |
| 作者： | 李贵祥 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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