【博士】半刚性基层沥青路面结构疲劳断裂分析【2007】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2007年　　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。　　

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