[硕士]楚大高速公路沥青路面开裂研究

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内容简介

　　[硕士]楚大高速公路沥青路面开裂研究　　学科专业: 森林工程　　授予学位：硕士 　　学位授予单位：西南林学院　　学位年度：2004　　 路面开裂是沥青路面的主要病害之一，它几乎伴随着沥青路面的整个使用期，并随着路龄的增长而加重。由于环境、温度、交通荷载等因素的影响，沥青路面中已有裂缝将会逐渐向上扩展到路表。如何正确认识沥青路面开裂机理、阻止或延缓裂缝的发展，延长沥青路面的使用寿命，是一个值得关注的世界性的难题。　　 目前，沥青路面设计方法是建立在层状弹性理论基础上的耐久性设计方法，但沥青路面仍然存在着设计年限内由于各种原因而发生的早期破坏。尤其是近年来随着公路交通事业的迅猛发展，交通量迅速增长，载重车辆增加，车辆超载现象严重，致使一些路面使用质量和寿命达不到应有的使用年限。　　 自从人们在道路上开始使用沥青路面结构以来，就开始了对沥青路面破坏形态及其原因的探讨，并根据当时所掌握的认识水平与方法对沥青路面结构破坏进行研究，并提出相应的抗裂设计方法。目前国内外广泛采用基于断裂力学的疲劳寿命预测方法，但总体上来说，关于沥青混合料特性、沥青路面结构层厚度及上下结构层材料性能差异、结构层间联结状态等因素对影响沥青路面裂缝扩展的机理研究尚不系统，未提出合适的沥青混合料断裂韧性参数等材料性能指标以及沥青路面抗裂设计方法，有关的试验测试方法也不成熟，所以需要进一步更深入研究。　　 由于路面在重载交通作用下产生的内力超过了材料自身的应力、应变极限要求，容易造成路面开裂。高速公路“渠化交通”使各车道具有了事实上的明确分工，在行车道内产生的裂缝明显多于其它车道。本文把重交通荷载作为研究的对象之一。　　 另外由于沥青混合料的粘弹性质，在温度变化过程中，虽然路面中产生的温度收缩应力小于沥青混合料的抗拉强度，路面不会立即开裂。但每次温度收缩应力的循环都将在路面材料内部造成一定程度的温度疲劳损伤，随着温度收缩应力循环次数的增加，温度疲劳损伤将逐渐积累，终将导致路面的温度疲劳开裂。　　 本文在前人对沥青路面开裂研究成果的基础上，通过广泛收集楚大高速公路的资料;深入研究断裂学理论与有限元法在沥青路面开裂方面的理论知识:学习沥青路面材料的热粘弹性理论与方法，运用有限元法来计算楚大高速公路沥青路面在不同交通荷载作用下产生的应力与温度周期性变化产生的温度应力。　　 文章计算结果表明:运用有限元法来分析交通荷载作用下沥青路面的开裂破坏是可行的;另外，根据沥青材料的热粘弹性质，用有限元法计算沥青路面在温度周期性变化下产生的应力也能反映路面材料受温度变化而产生破坏的规律。

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