文档介绍：东南大学
硕士学位论文
含裂缝沥青路面结构力学性能研究
姓名:苑红凯
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:钱振东
20060402
摘要出了自然边界条件下层状体系道路结构非稳态温度场的数值解,作为道路结构温度应力分析的依据。当前,我国的公路建设正处于一个快速发展的阶段,就已开通的高等级公路的使用状况来看,普遍存在十分严重的早期破坏问题,特别是半刚性基层沥青路面的开裂问题。沥青路面结构开裂必然改变其本身的应力状态,加快其破坏速度,缩短其使用寿命。而传统沥青路面结构设计所采用的弹性层状体系模型未能反映沥青路面结构在整个寿命周期内,大部分时间是带裂缝工作的现状。本论文的研究目的是依据对高速公路路面裂缝的调查结果,对含裂缝沥青路面结构的力学特性进行研究,以达到指导设计、施工、养护,改善道路结构十牛能,延长其使用寿命的目的。本论文大致可分为以下三个部分:缆方峁刮露瘸〉氖捣治觥8萜蜓В妊У幕驹恚韭畚牟捎糜邢拊J捣椒ǖ擦ρ匦匝芯俊8菸夜咚俟妨で嗦访娼峁箍A训淖纯觯直鸾⒑嵬逊旌土逊炖展过稃中的有限元分析模型,对前者考察路面结构完全开裂后,在车辆荷载的作用下,沥青面层丁贞部及底部的应力变化,计算结果表明含贯通裂缝的沥青路面结构在交通荷载的作用下,处于更不利的受力状态;对后者,则依据断裂力学理论,以反映裂缝尖端应力场的应力强度因子为参量,分别考察在温度荷载和交通荷载的作用下,裂缝尖端及沥青面层沿裂缝扩展方向上的应力状况,结果表明,在温度荷载的作用下,影响裂缝扩展的关键因素是沥青面层模量和基层温缩系数,沥青面层厚度对基层反射裂缝的影响较小。而在交通荷载作用下,沥青面层的厚度、模量,对裂缝尖端区域应力场的影响较大,而基层的厚度、模量对裂缝尖端区域应力场的影响较小;对基层反射裂缝而言,温度荷载的作用效应,远大于交通荷载的作用效应。ρ匦匝芯俊7直鸾⒑嵬逊旌土逊炖┱构讨械挠邢拊7治瞿P停郧罢咧饕=了模态分析和谐响应分析,模态分析结果表明,沥青路面结构开裂后,路面结构的自振频率大为提高,也就是说路面结构开裂后,相对于完整路面结构,其对高频率、短周期的荷载作用更为敏感;谐响应分析结果表明,在外载作用下,导致其产生较大反应的敏感频率范围也产生了变化;对后者,分析了裂缝尖端动应力强度因子随道路结构体阻尼、车辆荷载作用周期以及路面结构参数的变化规律。动应力强度因子分布规律与外荷载变化曲线相似,随着阻尼比的增加,应力强度因子衰减的很快,同时应力强度因子峰值出现的时间逐渐后移。应力强度因子最大值随荷载作用周期的变化呈倒“弊幢浠诟咂岛低频荷载作用时,逼近静载作用时的应力强度因子值,在一定的频率出现最大值和最小值,但应力强度因子的变化幅度不大。动应力强度因子随沥青面层模量的增大而增大,随沥青面层厚度的增大,基层厚度的增大,基层模量的增大而减小,其中沥青面层模量变化对动应力强度因子的影响较大。本论文以京秦高速公路为工程背景依托,对含裂缝沥青路面结构的力学特性进行了较全面的研究,可为沥青路面的抗裂设计,路面长期性能的研究提供理论基础。关键词:高速公路裂缝沥青路面有限元法应力强度因子动力学特性东南大学硕士学位论文
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研究生签名:盔础师签名:燃瓢型。研究生签名:拯垒劾日期:丝望:竺东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成理。
第一章绪论问题的提出路面结构开裂会对道路结构力学性能和耐久性产生不利影响,这些不利影响包括“““:①防水性降②引起路基过大压应力,由于存在裂缝,造成路面体不连续,在行车荷载作用下将加大板体边缘的变形,从而在裂缝处传递过大压力至路基项面;③增大路面应力和变形,上述的路面结构板体边缘变形,会在当前,我国的公路建设正处于~个快速发展的阶段,就已开通的高等级公路的使用状况来看,普遍存在十分严重的早期破坏问题,特别是半剐性基层沥青路面的开裂问题。国内已建高速公路使用状况调查表明,不论是南方还是北方,通车后一年,最迟第二年