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半刚性基层沥青路面结构疲劳断裂分析
| 论文题名： | 半刚性基层沥青路面结构疲劳断裂分析 |
| 关键词： | 半刚性基层材料;沥青路面结构;应力强度因子;反射裂缝;温度荷载;结合状态;轴载换算系数;回归公式;松弛系数;收缩作用;平面应变模型;计算分析;等效原则;层间;数值分析方法;疲劳扩展寿命;疲劳断裂理论;裂缝扩展速率;分段回归方法;最不利荷位 |
| 摘要： | 半刚性基层材料本身的特性决定了其开裂是不可避免的。随着半刚性基层的 开裂，裂缝尖端将会产生很大的应力集中，在行车荷载与温度荷载的作用下，裂 缝逐渐扩展，直至贯穿整个面层，大大降低路面的使用性能。因此，对带裂缝的 半刚性基层沥青路面结构进行研究与分析，具有重要的理论意义和实用价值。本 文采用疲劳断裂理论和数值分析方法，以面层反射裂缝和对应裂缝两种沥青路面 常见裂缝形式为研究对象，主要做了以下几方面的工作： 1.以完好路面结构半刚性基层底部弯拉应力为等效原则，对三维与平面应变 模型荷载进行近似地等效转换，然后采用平面应变模型，计算分析了正对称与偏 荷载两种最不利荷位作用下，荷载型应力强度因子随层间结合状态、路面结构参 数的变化规律，并采用分段回归方法和幂函数乘积形式对各层间结合状态下的荷 载型应力强度因子进行了回归，给出了适用的回归公式； 2.对温度荷载采用温度翘曲与均匀收缩的线性叠加，计算分析了面层和基层 翘曲与收缩作用下，温度型应力强度因子随层间结合状态、结构层参数的变化规 律，并给出了温度收缩作用下，不同裂缝间距和层间结合状态所对应的温度型应 力强度因子回归公式； 3.采用广义Maxwell模型模拟沥青混合料的松弛特性，且利用路表温度边界 条件代入热传导方程，计算给出了在日变温和年变温两种状况下，基于应力强度 因子的沥青面层等效松弛模量和松弛系数回归公式； 4.根据最大周向拉应力理论和Forman公式，对荷载与温度耦合作用下裂缝 的疲劳扩展寿命进行了预估和分析，并给出了以裂缝扩展速率为等效原则的不同 轴型和级位下轴载换算系数； 5.采用接触单元对夹层的防反机理进行了定性的分析和比较。 关键词：半刚性基层；面层反射裂缝；面层对应裂缝；应力强度因子；等效松弛 模量；松弛系数；轴载换算系数 |
| 作者： | 元松 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 谈至明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学交通运输工程学院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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