沥青路面疲劳损伤特性和抗疲劳破坏的措施与方法研究

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1、交通部重点科技项目沥青路面疲劳损伤特性及抗疲劳破坏的措施与方法研究长沙理工大学周志刚教授、博导一、课题主要研究内容二、主要研究成果1、各向同性弹性损伤理论研究 2、沥青混合料疲劳损伤特性试验研究3、沥青路面抗疲劳破坏措施及方法研究4、路面结构疲劳损伤理论的试验路验证三、各向同性弹性损伤理论研究1、应变等效假设与经典损伤理论 2、不可逆热力学基本控制方程3、损伤本构关系的热力学推导 4、分析 5、损伤效应函数2Mm(D)10.810.6Ml(D),V=1/30.40.2000.10.20.30.40.5损伤变量D 曲线1:Ml(

2、D)=Mm(D)=(1-D)/(1+2D)曲线2:应变等效假设结果,Ml(D)=Mm(D)=(1-D)1*n=1/3r=1c0.8(D)4Ø0.6(D),M0.4ØM30.2000.10.20.30.40.5损伤变量D曲线3:M(D)=4/[(4+3pD)(1+3pD)]l曲线4:Mm(D)=4/(4+3pD)6、耗散势与损伤演化方程 四、沥青混合料疲劳过程的损伤力学分析1、根据损伤力学理论推导传统疲劳经验公式 2、特征单元失效模式与疲劳裂纹的扩展 3、疲劳过程中的刚度衰减与位移变化规律EI32.5实验数据点V(N)/V(0)

3、2计算曲线1.510.5000.20.40.60.81N/Ncr4、研究结论 五、沥青混合料疲劳损伤特性的试验研究1、Burgers粘弹性模型应用于沥青混合料疲劳特性分析2、沥青混合料低温低频疲劳特性研究六、沥青路面抗疲劳破坏的措施与方法研究1、常用抗裂措施 2、加铺土工合成材料夹层对于沥青面层力学特性的改善-0.1路表0.00.10.2b0.3/H0.40.5a格栅在层间Y0.6b格栅在离路表2cm处0.7cdc格栅在离层间2cm处0.8d无格栅0.9面层底1.0a1.10123456789x向应力(MPa)65Eg=0MN

4、/m4Eg=2MN/m3Eg=5MN/m温度应力(MPa)Eg=10MN/m2Eg=15MN/m1Eg=20MN/m0Eg=25MN/m-1-2-3-4024681012141618202224时刻(h)65.5面层底面5面层顶面4.5最大温度应力(MPa)43.532.521.510.5002468101214161820222426土工合成材料模量(MN/m) 3、加铺土工合成材料夹层对于沥青面层疲劳寿命的改善KS2=102MPa/m=106KS2MPa/mEg=0.0MN/mEg=50.0MN/m10. f=N /N0K

5、s2=102Mpa/mEg=50.0MN/m10.01.0f~EgTs~Eg（4）主要结论16.01.06裂缝长度(cm)14.01.05h=4cm12.0f=N/N01.0410.0h=6cm8.01.036.01.02h=8cmh=15cm4.01.012.00.010.01.02.03.04.05.06.07.08.001020304050N（×109）Eg(MN/m)Eg(MN/m)504030h=8cm20h=15cm1006.97.07.17.27.37.47.5Nc(×109)λÒÆ£¨mm©£12×óÂ

6、ÖÊÔ10þ¼86ÖÐÂÖÊÔ4þ¼20 ÓÒÂÖÊÔ 0100000200000300000400000 ¼þÔËдÎÊý£¨strokes£©结论：七、现场试验路的施工与观测1、试验路方案 2、试验路跟踪观察谢谢各位！