文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
行车荷载和温度作用下的沥青路面表面开裂研究
姓名:张翔宇
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王昌衡
20070420
硕士学位论文
摘要
开裂是沥青路面的主要病害之一,是沥青路面的普遍现象。目前关于沥青路
面开裂的研究,主要是结构层底部开始的疲劳开裂,或基层已存在裂纹的反射开
裂,即由下向上的开裂。并且对这种开裂机理有深入的认识,防治措施也取得了
很大的成功。
传统的沥青路面设计理论,都是以层底容许弯拉应力作为控制结构层疲劳开
裂的设计指标,对沥青路面表面开裂没有作出合理的解释,沥青路面设计规范中
也没有给出控制指标。这种开裂的机理还不清楚,目前的研究主要集中在车辆超
载和轮胎压力的非均匀性等,从水平荷载和骤然降温产生的温度荷载方面研究的
文献少。裂缝扩展问题的研究也是多集中在垂直荷载方面,对水平荷载和温度荷
载的研究,涉及的文献也不多。
沥青路面开裂的机理,主要有行车荷载和环境两个方面。行车荷载中仅考虑
垂直荷载,忽视水平荷载是不全面的,温度荷载也是一个重要因素。因此本文首
先利用线弹性力学、传热学和有限元原理,建立路面结构三维模型,分析垂直荷
载、水平荷载、温度荷载及其相互组合对沥青路面作用的力学响应,研究沥青路
面表面开裂的机理;然后根据线弹性断裂力学、传热学和有限元理论,建立沥青
路面开裂二维模型,分析垂直荷载、水平荷载、温度荷载及其相互组合对裂缝应
力强度因子的影响。
分析结果表明,沥青路面表面的开裂主要是由于水平荷载与垂直荷载共同作
用下,沥青面层表面产生的最大拉应力和最大剪应力大于沥青混合料抗拉强度和
抗剪强度造成的,高温季节的骤然降温引起的温度荷载也是造成表面开裂的因素
之一。对于沥青路面裂缝扩展,水平荷载也是主要因素,垂直荷载的作用次之,
温度荷载的最小。丰富了对沥青路面表面开裂机理的认识,为防止这种破坏提供
了理论前提。

关键词:沥青路面;表面开裂;行车荷载;温度;应力强度因子;剪应力;拉应
力
II
行车荷载和温度作用下的沥青路面表面开裂研究
Abstract
Asphalt Pavement Cracks is one of the main disease and mon phenomenon
in asphalt pavement. The current study of asphalt pavement crack is to begin the
bottom of the structural fatigue crack, or the reflection crack, the crack is from
bottom to top. Currently people have a good understanding of this crack mechanism
and preventing measures have also achieved a great ess.
Traditional asphalt pavement design theory uses the admissible bending stress as
design indicators to control the construction layer fatigue crack. However, this theory
does not apply asphalt pavement surface crack. There are not design indicators to
control this crack in Asphalt Pavement Design Specifications. This surface crack
mechanism is not clear. The present study on the mechanism of such crack mainly
focuses on the vehicle overloading and non-uniformity of tire pressure. There are few
literatures about horizontal loads and temperature loads when temperature decreasing
suddenly. The research on crack extension is also focused on vertical load. For
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