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沥青路面Top-Down裂纹形成机理
| 论文题名： | 沥青路面Top-Down裂纹形成机理 |
| 关键词： | 沥青路面;疲劳裂纹;开裂机理;三点弯曲疲劳试验;建模仿真 |
| 摘要： | 沥青路面自上而下(Top-Down)疲劳裂纹是柔性基层路面的破损形式之一,由于温度气候引起的应力和重复交通荷载作用下,沥青路面中的出现的最开始的微观裂纹不断产生新的裂纹最终导致整体路面结构的破损。通过研究探索自上而下裂缝的萌生和扩展机理,对提高混合料的配合比设计和实现长寿命沥青路面理念具有很重要意义。 本文设计了沥青混合料小梁的三点弯曲疲劳试验,通过在小梁底部预切口(半圆形切口),使小梁在重复荷载作用下发生复合裂纹的萌生、扩展,试验记录裂纹萌生、扩展时程,包括小梁切口附近的应变、挠度,裂纹萌生寿命、长度,阶段裂纹方向、长度以及不同长度对应的荷载周次来模拟多裂纹的相互影响。实验分析得出以下结论,距离加载中心越近与应力水平的增加,裂纹的疲劳寿命显著下降。通过预切半圆切口偏离中心加载点距离的小梁的模拟多裂纹扩展性为的实验来探讨Top-Down裂缝也具有实在意义,复合型裂纹的扩展行为会明显出现在裂纹扩展过程中,跟实际路面 Top-Down裂缝的情况相符,并且一些集料会改变裂纹扩展的路径。 针对沥青路面的Top-Down裂纹破坏,考虑沥青混合料的粘弹材料属性,基于以耗散蠕变应变能为指标的沥青混合料断裂力学理论,利用无网格伽辽金/有限元耦合数值方法,建立沥青路面 Top-Down裂纹的萌生和扩展物理仿真模型,研究沥青路面自上而下裂纹开裂机理。通过对路面结构设计参数化分析,探求满足长寿命理念的沥青路面设计控制参数,限制Top-Down裂纹在设计寿命期进入路面结构层,为实现长寿命沥青路面混合料选择和厚度设计提供理论支持。 |
| 作者： | 胡渊 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 资建民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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