原文传递
柔性基层沥青路面Top-Down开裂机理研究
| 论文题名： | 柔性基层沥青路面Top-Down开裂机理研究 |
| 关键词： | Top-Down开裂;沥青路面;接触应力;Mises应力;应力强度因子 |
| 摘要： | 针对柔性基层沥青路面Top-Down裂缝，结合我国柔性基层沥青路面的工程实践，对轮胎-路面交互作用下的柔性基层沥青路面结构进行力学分析，研究其受力状况和温度状况，揭示沥青路面Top-Down开裂机理，探讨减缓Top-Down开裂的措施与方法。 研究子午线轮胎的构造和传力机制，根据实际轮胎.路面接触应力，将接触区域简化为五个长度和宽度一定的矩形区域，结合子午线轮胎“泊松效应”，将轮胎-路面接触应力简化为垂直、横向和纵向接触应力，采用有限元软件ABAQUS，建立三维非线性轮胎-路面三向接触应力有限元模型，计算及分析表明：柔性基层沥青路面的受力机制导致其容易产生Top-Down开裂；面层厚度大于15cm，面层基层模量比大于4的路面结构，有助于减缓Top-Down开裂；轮组数量多、负载小、胎压介于0.6-0.8MPa的行车荷载，可以减缓Top-Down开裂的发生和发展；层间接触状况良好的路面结构，整体受力，有利于力的传递，可降低Top-Down开裂的几率，并运用数理统计方法，分析不同因素对Top-Down开裂影响的显著性。 以柔性基层沥青路面的横断面作为研究对象，采用ABAQUS有限元程序，建立沥青面层预含不同深度Top-Down初始裂缝的二维有限元模型，研究不同降温幅度对沥青面层的力学影响，结果表明：轮胎.路面反复作用后存在微裂纹的沥青路面，在急剧的降温及升温循环过程中可能导致面层产生Top-Down裂缝；在降温过程中，路面结构不同深度处，路表应力最大，随着深度的增加，Mises应力和拉应力逐渐减小；初始裂缝深度越长，降温过程中应力强度因子K1越大，也就越容易开裂；随着降温幅度的增加，拉应力、应力强度因子K1均迅速增加，Top-Down裂缝的发展速度也就越快。 综合轮胎-路面接触应力、温度、路面结构和材料特性，可以得出：荷载型裂缝开裂初期呈现V字形，裂缝竖直向下发展，这是路表拉应力反复作用下的第一阶段I型张开型疲劳裂缝。第二阶段，裂缝发展至路表下5-10cm左右后与竖直方向成一定角度斜向发展，这是由于剪应力随着深度的增加逐渐增加，在路表下5-10cm处出现最大值，这时剪应力成为Top-Down发展的主要诱因，所以第二阶段为II型剪切型裂缝；温度应力引发的是I型张开型裂缝。 |
| 作者： | 吕光印 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 郝培文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
