文档介绍：东南大学
博士学位论文
沥青路面表面裂缝形成机理的研究
姓名:王鹏
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:黄晓明
20090530
沥青路面表面裂缝形成机理的研究摘要近年来越来越多的研究表明许多与荷载有关的裂缝发生在路面的表面且向下扩展贯穿沥青混凝土面层。即通常所认为的甦,简称饕1硐治B旨4咴档淖菹蛄逊臁D壳已成为沥青路面破坏的主要形式之一。尽管有些表面裂缝初期对路面结构的承载能力没有影响,但他们对磨耗层的耐久性和功能寿命有强烈的影响而且导致水和其他外来杂物渗入到路面结构中,且在车载和环境的影响下会增加裂缝尖端的应力集中。使裂缝以加速的速率扩展穿透面层。而采用传统的方法不能解释路面的这种损坏,传统的荷载是均匀分布的垂直表面荷载,在一定的轮胎压力下施加在一个点位,而忽略了轮胎的类型和车轮的摆动带来的影响。勾了探讨沥青表面实际的受荷情况及进一步寻求表面裂缝的形成机理,本文选用非均布车轮荷载模型建立了半刚性路面结构的三维有限元模型,采用大型有限元软件进行了数值分析。本文首先考虑了轮胎花纹的特性,引入了非均布荷载作用图式,借助有限元软件分析了沥青路面面层厚度、各结构层模量变化以及超载对路面结构受力的影响。考虑了不同的裂缝深度、裂缝位置和荷载位置在结构内的响应,分析了荷载型裂缝产生的机理。接着本文引入了移动载荷的作用,采用三维动态有限元方法,通过时间和空间坐标来控制移动加载,裂缝尖端使用奇异单元,通过位移法求得应力强度因子,对移动荷载作用下无裂缝路面结构体及含裂缝路面结构的结构力学响应进行了分析。研究了移动荷载对路面裂缝的影响。然后本文通过编制子程序建立了中原地区沥青路面日周期性变化的温度场,分别计算了周期性变温温度场和非周期变温温度场下产生温度应力。分析了路面的温度场对结构层的影响以及温度裂缝产生和扩展的原因。最后把非均布车载和温度荷载耦合,计算最不利条件下无裂缝和有裂缝路面结构内的应力响应,探求在综合作用下裂缝开展的原因和规律。并为今后进一步的预防和维护提出了相应的建议。关键词:沥青路面;表面裂缝;荷载型裂缝;非荷载型裂缝;移动荷载:温度场
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期:互够扣趁应鹋乏应酶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研究生签名:导师签名: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理。表示了谢意。
第赂攀沥青路面裂缝的研究意义国年公路水路交通行业发展统计公报》显利航刂沟甑祝ü,公路建设随着国家综合实力的提高和“十五”计划的实现而得到了空前的发展。据我万公里,其中高速公路达到蚬ɡ铩!笆濉逼诩涓咚俟方ㄉ枋迪掷沸酝黄啤=ǔ筛咚俟路蚬ɡ铮恰捌呶濉薄ⅰ=刂甑兹ü级公路里程蚬ɡ铮甲芾锍痰%,,由此可见沥青路面是我国公路路面的主要形式之一。同时,在我国机场建设和城市道路建设中也广泛的采用沥青路面。沥青路面因其有造价相对较低、行车舒适、修复方便,能够利用石化企业副产品等优点,业已成为道路铺面的主要类型。因此,不断的提高沥青路面的设计,施工和维修管理水平并防止和控制路面的早期破坏,对于我国公路交通基础设施的健康发展,创建节约型社会具有特别重要的意义。,如果通车后曛诰头⑸现夭『较大面积损坏,则属于过早破坏或早期破坏。目前,沥青路面产生早期破坏的现象比较普遍,不少沥青路面在使用不到一年的时间内就产生严重的早期破坏现象。沥青路面早期破坏的现象有泛油、雍包、滑溜、波浪、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等。这些病害极具普遍性和严重性,为公路工程质量通病川。每年国家为此花费了大量的人力物力财力,造成了巨大的经济损失。而产生这些个现象的根本原因是在于裂缝的出现,裂缝本身对路面破坏并没有很大的影响,只会影响路面的美观和行车的舒适性,但是如果不对裂缝进行有效的处置,雨雪水就会顺着裂缝下渗,经载重车辆车轮冲击及动水压力的反复作用,路面基层呈饱水状态形成唧浆,使基层的强度及稳定性迅速下降,甚至完全失