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半刚性基层沥青路面多裂纹扩展数值模拟与试验研究

作　者: 张澄
导　师: 苗雨
学　校: 华中科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 沥青路面多裂纹粘弹性有限元法应力强度因子温度应力动力响应扩展分析
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

半刚性基层沥青路面开裂问题已成为公路建设中不容忽视的一个难题,对含多裂纹的半刚性基层沥青路面进行研究,探讨其在温度荷载及交通荷载作用下的相关特性具有非常重要的理论和实际意义。本文研究了含多裂纹沥青路面的力学行为和裂纹扩展情况,主要内容如下:1、概述了相关领域国内外研究水平及发展状况,采用广义Maxwell模型来模拟沥青混合料的粘弹性特性。2、对含有多裂纹的沥青路面在温度变化作用下的响应进行了有限元模拟分析。首先基于传热学理论对道路温度场进行了计算分析,其次,以此温度场为荷载分析了路面的温度应力情况。主要讨论了多裂纹间距的变化对温度应力及裂纹尖端应力强度因子的影响。3、结合动力学和断裂力学理论,通过模态分析和瞬态分析,对含多裂纹的半刚性基层沥青路面在交通荷载作用下的动力学特性进行了分析。主要讨论了移动行车荷载作用下,多裂纹间距的变化对裂纹尖端应力场及应力强度因子的影响。4、结合河南某道路建设项目,通过数值模拟对含多裂纹的半刚性基层沥青路面在交通荷载作用下的裂纹扩展路径进行了分析,分别研究了面层模量、基层模量、面层厚度、基层厚度以及多裂纹的相对位置对裂纹扩展的影响,通过室内试验,得出了沥青小梁的裂纹扩展路径,与数值模拟结果进行了对比,两者吻合较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 选题目的及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-13
2 粘弹性力学及断裂力学基本理论  13-20
  2.1 沥青混合料粘弹性分析理论  13-15
  2.2 沥青路面断裂分析理论  15-19
  2.3 本章小结  19-20
3 温度荷载作用下含多裂纹沥青路面的有限元分析  20-29
  3.1 工程概况及有限元模型  20-22
  3.2 温度场计算结果分析  22-23
  3.3 温度应力计算结果分析  23-27
  3.4 土工布防裂效果分析  27-28
  3.5 本章小结  28-29
4 移动荷载作用下含多裂纹沥青路面的有限元分析  29-41
  4.1 动力学基本理论  29-30
  4.2 工程概况及有限元模型  30-31
  4.3 数值模拟结果分析  31-38
  4.4 土工布防裂效果分析  38-40
  4.5 本章小结  40-41
5 沥青路面多裂纹扩展数值模拟  41-48
  5.1 复合裂纹扩展的最大周向拉应力理论  41-42
  5.2 沥青路面多裂纹扩展有限元模型  42-43
  5.3 裂纹扩展数值模拟结果分析  43-47
  5.4 本章小结  47-48
6 预切口沥青混凝土小梁多裂纹扩展试验  48-55
  6.1 试验方案  48-49
  6.2 沥青混合料配合比及试件制作  49-51
  6.3 实验结果分析  51-54
  6.4 本章小结  54-55
7 结论与展望  55-58
  7.1 结论  55-56
  7.2 展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录  63-64
附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目  64

半刚性基层沥青路面多裂纹扩展数值模拟与试验研究

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