原文传递
旧水泥路面接缝阻裂材料抗裂效果研究
| 论文题名： | 旧水泥路面接缝阻裂材料抗裂效果研究 |
| 关键词： | 旧水泥路面;室内试验;反射裂缝;扩展有限元;疲劳寿命;动态响应 |
| 摘要： | 接裂缝处治是旧水泥路面加铺沥青混凝土层工程的抗反射裂缝措施，目的是降低接裂缝处局部应力效应，延缓反射裂缝在沥青加铺层的萌生和扩展。但由于缺乏对阻裂材料抗裂效果的定量评价试验和评价指标，从而制约了各种阻裂材料在接裂缝抗裂工程的应用，是水泥路面“白改黑”工程亟待解决的关键技术问题。本文结合湖南岳阳岳荣新公路提质改造工程，通过修筑现场试验路跟踪观测和设计室内模型试验对不同阻裂材料的抗裂效果与评价方法进行研究，并基于扩展有限元(XFEM)方法进行裂纹动态扩展数值模拟分析。 在对国内外文献广泛分析的基础上，选择汉堡车辙仪模拟车辆轮载对采用不同阻裂材料成型的板块试件进行荷载疲劳开裂试验研究。通过试验获得的轮载作用次数与沥青层底拉应变、试件侧面裂纹扩展位移关系数据和断裂疲劳寿命，采用阻裂率(CRR)、应力消散率(SDR)、疲劳寿命比（FLR）与非线性累积损伤度(D)等指标评价阻裂材料抵抗反射裂缝的能力，表明高弹性应力吸收带阻裂效果远优于高分子抗裂贴及普通灌缝处治措施;采用FLR与D综合评价阻裂材料的阻裂效果并进行分级，分为一般、中等和优良，并建议将FLR=2.1和D=0.12作为中等和优良阻裂材料的分界点。 通过三维动态响应传统有限元模型计算加铺层动态力学响应，为构建扩展有限元模型提供加载幅值及边界条件;然后以应变能释放率改进Paris公式为基础，利用室内试验的反射裂纹扩展规律拟合获得断裂参数，建立三维扩展有限元计算模型进行反射裂缝动态扩展分析。结果表明数值模拟结果与试验数据吻合较好，并提出基于扩展有限元的裂缝扩展预估方程。三种阻裂材料处治下沥青加铺层裂纹扩展规律和阻裂力学机理分析表明高弹性应力吸收带兼具软夹层及高分子抗裂贴性能优势，能有效抑制初裂和终裂时间以及主裂纹扩展速度。 通过依托工程修筑不同阻裂材料处治试验路段跟踪观测，统计量测路面反射裂纹数量、分布情况以及裂缝形状，评价接裂缝阻裂材料处治旧水泥混凝土路面沥青加铺层的工程应用效果。结果表明高弹性应力吸收带具有更优异的反射裂缝阻裂效果，且具有良好的经济效益。 |
| 作者： | 罗少辉 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
