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行车荷载作用下级配碎石基层沥青路面开裂及疲劳寿命分析
| 论文题名： | 行车荷载作用下级配碎石基层沥青路面开裂及疲劳寿命分析 |
| 关键词： | 沥青路面;级配碎石基层;表面裂缝;水平荷载;三维有限元方法;应力强度因子;Paris公式;疲劳寿命 |
| 摘要： | 我国广泛使用的半刚性沥青路面在使用期间的反射开裂是困扰道路工作者的一个普遍性问题，裂缝的存在会降低道路的适用性及耐久性。用于基层的常为较优质的碎石Macadam，在国外作为减缓沥青路面反射裂缝措施获得较多利用，且较为成功，级配碎石基层基本清除了下卧半刚性基层温度缩裂，因而级配碎石基层的加入对减小干缩也很有利，然而伴随着日益繁重的交通运输任务，级配碎石基层沥青路面自上而下的开裂破坏现象经常出现。 本文在考虑级配碎石基层特性的基础上，运用断裂力学的相关理论，结合有限元方法，建立含表面裂缝的沥青路面结构的三维有限元模型，计算了级配碎石基层沥青路面表面裂缝尖端的应力强度因子，通过预测裂缝的疲劳扩展来预测沥青路面的使用寿命。 本文考虑了水平荷载与垂直荷载共同作用对于级配碎石基层沥青路面表面裂缝的影响，计算结果表明：当表面已经有微小的表面裂缝存在时，考虑水平荷载与垂直荷载共同作用计算得到的表面裂缝尖端有效应力强度因子较之只考虑垂直荷载作用时有大幅度的增加，这说明水平荷载是促使裂缝扩展的重要因素。因此，只考虑垂直荷载对于面层表面裂缝的影响是不够全面和科学的。在考虑水平荷载与垂直荷载共同作用的前提下，本文分析了面层厚度、面层模量、级配碎石基层模量、级配碎石基层厚度、底基层模量、土基模量对于沥青路面表面裂缝疲劳开裂扩展的影响，并对超载情况下的表面裂缝有效应力强度因子进行了分析。 本文运用Paris公式，采用合理的数值分析方法计算了沥青路面表面裂缝的疲劳寿命，分析了路面结构计算参数对于沥青路面表面裂缝疲劳寿命的影响，提出了相应的的建议，计算结果可以反应表面裂缝疲劳破坏的过程，为级配碎石基层沥青路面表面裂缝的防治与处理提供参考。 |
| 作者： | 谭金伟 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王昌衡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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