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半刚性基层沥青路面反射裂纹的机理研究及数值模拟
| 论文题名： | 半刚性基层沥青路面反射裂纹的机理研究及数值模拟 |
| 关键词： | 沥青路面;反射裂纹;数值模拟;裂纹形成;道路动力学 |
| 摘要： | 反射裂纹是沥青路面主要的早期破损形式之一，道路在交通载荷和温度载荷的反复作用下，基层的微裂纹会不断向面层扩展、增密并贯穿连通形成宏观可见裂纹，破坏了路面结构的整体性和连续性，在一定程度上削弱了路面结构强度。开展沥青道路裂纹形成机理及裂纹扩展行为的研究，理解路面损伤与早期破损的机理，认识沥青路面结构裂纹形成机理及扩展过程，对提高沥青路面结构抗裂性能，改进现有的路面设计方法都是非常必要的，并可为路面工程师提供沥青路面设计与养护指导。 本文所做的工作： 首先，依据粘弹性理论，采用广义Maxwell模型，模拟沥青混合料的粘弹特性；其次，依据传热学理论，建立含贯通裂纹和裂纹扩展过程中的有限元分析模型，分析了大气温度对道路体系应力场的影响；又探讨不同降温速度，降温幅度对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明，低温环境导致裂纹尖端存在高应力区，在不断的温度载荷作用下，基层裂纹可能会不断扩展直至面层形成可见的表面裂纹；再次，依据道路动力学理论，分析了裂纹尖端动态应力强度因子随行车速度、道路结构体阻尼以及路面结构参数的变化规律。结果表明：车速越快，对裂纹的影响越小；随着阻尼比的增加，I 型应力强度因子有所衰减，峰值逐渐后移；应力强度因子对基层模量大小比较敏感，基层模量较大，应力强度因子的数值也较大；最后，结合河南具体工程，采用添加木质素纤维的阻裂方案，并结合室内试验和数值模拟，确定方案的合理性。 通过室内试验和数值模拟的结果表明，添加木质素纤维能够经济有效的抑制反射裂纹的扩展。 |
| 作者： | 万云冬 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 苗雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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