论文题目: 半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生机理及其防治措施
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 杨涛
导师: 袁海庆,吴少鹏
关键词: 沥青路面,反射裂缝,应力强度因子,疲劳寿命,应力吸收材料
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 半刚性基层沥青路面由于具有强度高、造价低、整体性及水稳定性好等优点，在我国公路建设中得到了广泛的运用；但半刚性基层在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，在交通荷载和温度荷载的重复作用下，半刚性基层的这种收缩裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝(ReflectionCrack)。反射裂缝一旦产生，不仅影响路面的美观和行车舒适性，更重要的是大大的缩短了路面的使用寿命。 关于沥青路面断裂分析的理论及抗裂，国内外已开展了大量的研究工作。由于断裂力学较好的反映了结构内部存在的裂缝之类缺陷，因此在路面反射裂缝的分析方面得到了较好的应用。目前采用断裂力学对反射裂缝的研究主要集中在缝端应力状态及缝端应力强度因子的计算上，通过对比不同防裂措施及材料的缝端应力或应力强度因子对防裂效果进行计算比较：而对疲劳寿命的计算及疲劳寿命与路面结构参数的关系研究较少。本文采用断裂力学有限元模型，通过疲劳断裂分析，对温度荷载作用下疲劳断裂寿命进行了计算；同时对不同面层厚度和模量情况下疲劳断裂寿命进行了计算比较，为防裂材料和防裂结构的选择提供了理论依据。 关于沥青路面的防裂方法与材料，除了传统的土工布和玻纤隔栅外，目前的研究主要集中在柔性中间夹层上，具体方法是在沥青面层和半刚性基层之间设置一层弹性模量低，韧性好的材料作为应力吸收层以吸收半刚性基层裂缝，目前这种方法是国内外工程实践中用得较多的一项工程措施。如，橡胶沥青混凝土夹层和Koch公司Strata应力吸收系统。 本文在现有研究成果的基础上对沥青路面的反射裂缝机理进行研究，同时制备防裂夹层新材料。本文的研究内容主要包括以下两个方面： 1)本文在现有成果的基础上，借助疲劳断裂理论和有限单元法，研究半刚性基层沥青路面反射裂缝温度疲劳裂缝的扩展规律以及疲劳寿命的计算方法。分析不同面层结构参数以及不同防裂材料与措施对反射裂缝温度疲劳寿命的影响，从而为路面的结构设计、路面开裂预测和合理选择路面材料提供理论依据。 2)对夹层防裂效果进行计算定量的计算，研究不同夹层模量对防裂效果的武汉理仁大学硕十学位论文影响，同时研究制备应力吸收防裂夹层新材料，并对其路用性能进行试验研究。关键词:沥青路面，反射裂缝，应力强度因子，疲劳寿命，应力吸收材料
论文目录:
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 反射裂缝产生的原因和对路面的危害
1.3 半刚性基层沥青路面反射裂缝防治的现状分析
1.3.1 反射裂缝的理论研究国内外概况
1.3.2 目前针对半刚性基层沥青路面反射裂缝的主要措施
1.4 本文的主要研究内容
第2章 断裂力学基础和沥青路面疲劳断裂分析
2.1 断裂力学基础
2.1.1 裂纹尖端的应力场和位移场
2.1.2 应力强度因子和断裂准则
2.2 应力强度因子的计算
2.2.1 有限单元法计算裂缝尖端的应力强度因子
2.2.2 奇异单元模式的建立与分析
2.2.3 用Ansys软件计算应力强度因子
2.3 沥青路面反射裂缝疲劳断裂分析
2.3.1 反射裂缝的产生和发展
2.3.2 应用疲劳断裂力学分析反射裂缝问题
2.3.3 沥青混合料的疲劳断裂性能
第3章 沥青路面反射裂缝温度疲劳扩展分析
3.1 沥青路面反射裂缝的温度疲劳断裂的数值计算方法
3.1.1 裂纹扩展初期沥青面层内的应力状态及应力强度因子
3.1.2 循环温度荷载作用下沥青路面疲劳断裂分析
3.2 路面结构参数对温度疲劳开裂的影响分析
3.3.1 面层模量与疲劳寿命的关系
3.3.2 基层模量与疲劳寿命的关系
3.3.2 面层厚度与疲劳寿命的关系
3.3 结论
第4章 具有夹层结构的路面断裂分析及新型应力吸收材料的制备
4.1 夹层结构防裂设计
4.2 夹层结构防裂的疲劳断裂分析
4.2.1 夹层模量对疲劳寿命的影响
4.2.2 具有夹层结构的路表弯沉验算
4.3 新型应力吸收材料组成设计
4.3.1 胶结材料
4.3.2 集料
4.3.3 应力吸收层混合料设计
4.4 应力吸收材料路用性能研究
4.4.1 抗弯拉性试验研究
4.4.2 抗压强度及回弹模量试验
4.5 结果与讨论
第5章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-04-13
参考文献
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