文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
行车荷载作用下级配碎石基层沥青路面开裂及疲劳寿命分析
姓名:谭金伟
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王昌衡
20090501
摘要我国广泛使用的半刚性沥青路面在使用期间的反射开裂是困扰道路工作者的青路面的使用寿命。一个普遍性问题,.裂缝的存在会降低道路的适用性及耐久性。用于基层的常为较优质的碎石诠庾魑<趸毫で嗦访娣瓷淞逊齑胧┗竦媒隙嗬茫较为成功,级配碎石基层基本清除了下卧半刚性基层温度缩裂,因而级配碎石基层的加入对减小干缩也很有利,然而伴随着同益繁重的交通运输任务,级配碎石基层沥青路面自上而下的开裂破坏现象经常出现。本文在考虑级配碎石基层特性的基础上,运用断裂力学的相关理论,结合有限元方法,建立含表面裂缝的沥青路面结构的三维有限元模型,计算了级配碎石基层沥青路面表面裂缝尖端的应力强度因子,通过预测裂缝的疲劳扩展来预测沥本文考虑了水平荷载与垂直荷载共同作用对于级配碎石基层沥青路面表面裂缝的影响,计算结果表明:当表面已经有微小的表面裂缝存在时,考虑水平荷载与垂直荷载共同作用计算得到的表面裂缝尖端有效应力强度因子较之只考虑垂直荷载作用时有大幅度的增加,这说明水平荷载是促使裂缝扩展的重要因素。因此,只考虑垂直荷载对于面层表面裂缝的影响是不够全面和科学的。在考虑水平荷载与垂直荷载共同作用的前提下,本文分析了面层厚度、面层模量、级配碎石基层模量、级配碎石基层厚度、底基层模量、土基模量对于沥青路面表面裂缝疲劳开裂扩展的影响,并对超载情况下的表面裂缝有效应力强度因子进行了分析。本文运用剑捎煤侠淼氖捣治龇椒ḿ扑懔肆で嗦访姹砻媪逊斓疲劳寿命,分析了路面结构计算参数对于沥青路面表面裂缝疲劳寿命的影响,提出了相应的的建议,计算结果可以反应表面裂缝疲劳破坏的过程,为级配碎石基层沥青路面表面裂缝的防治与处理提供参考。关键词:级配碎石基层:自上而下表面裂缝;水平荷载;三维有限元方法;应力强度因子;剑黄@褪倜行乍荷载作用下级配碎石基层沥青路面开裂及疲劳寿命分析
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说专驾包哞帛一之彦包办日期:Ⅵ月矿日日期:伽刁年骆萑口闓月湖南大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉埃导师签名:日期:,●一,.
第滦髀研究背景我国广泛使用的半刚性沥青路面在使用期间的反射开裂是困扰道路工作者的国外高速公路路面结构形式大多采用全厚式沥青路面で嗷炷撩娌恪⒘で基层上沥青面层裂缝,沥青面层厚应为~,但仅为防裂而增加面层厚度不进发展柔性基层沥青路面和混合式基层沥青路面是重要的。由于我国对级配碎石应力成倍增大,造成路面自上而下的疲劳破坏。沥青路面自上而下的开裂破坏现一个普遍性问题,裂缝的存在会降低道路的适用性,在荷载作用下裂缝会缓慢扩展引起结构破坏,水分由裂缝进入面层后会引起沥青剥落,使集料和细集料在裂缝中排出形成空洞、沉陷,水分进入面层后会使路基软化导致路面承载力下降,加速缩短路面的使用寿命⋯,因此研究路面结构、路面开裂机理和疲劳寿命是沥青路面的重要议题。碎石或沥青贯人式基层和粒料底基层で嗷旌狭献芎穸嘟橛敫招基层沥青路面也常见于国外高等级路面中,沥青面层厚~。半刚性基层多为水泥处治粒料。对于这类路面国外使用调查认为半刚性基层反射裂缝及由此而引起的雨水对基层冲刷和唧浆是不可忽视的病害,为此建议,为有效防止半刚性仅不经济,且已有调查表明。沥青面层厚度辈⒉荒苡行瓷淞逊臁半刚性基层材料在外界温、湿度变化时,较大的收缩是导致半刚性基层裂缝及产生反射裂缝的主因。因此,通过进行半刚性基层材料的合理组成设计。如调整结合料用量与比例,增加骨料含量并严格设计级配,通常可以减小其温缩和干缩系数,增加抗裂性能【,但并不能从根本上消除裂缝。综合国际上沥青路面结构型式的实际情况,在高速公路重交通道路上最常用的是全厚式路面、柔性基层沥青路面及混合式基层沥青路面。鉴于我国的