沥青路面top—down开裂机理探究综述

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1、沥青路面Top-Down开裂机理探究综述摘要：本文综合目前国内外学者有关Top-Down裂缝的研究报告和相关论文，对于沥青路面Top-Down裂缝的研究现状进行了分析和评价，希望对今后沥青路面Top-Down裂缝理论研究和施工设计提供参考。Abstract：CombinedwiththeresearchreportsandrelevantpapersaboutTop-Downcrackathomeandabroad,thepaperanalyzesandevaluatestheresearchsituationofTop-DowncrackforasphaItpavement,ho

2、pingtoproviderefereneeforthetheoreticalstudyofTop-DowncrackofasphaItpavementandconstruetiondesign.关键词：沥青路面；Top-Down裂缝；开裂机理Keywords:asphaItpavement；Top-Downcrack；crackingmechanism中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：1006-4311(2013)05-0071-020引言根据路面病害调查显示，我国沥青路面的早期破坏极为严重，一些高速公路的沥青路面甚至在通车后1〜3年内就出现了较大面积的早期破坏。越来越多

3、的研究证实了许多与荷载有关的疲劳裂缝发生在路面的表面且自上而下扩展贯穿沥青混凝土面层，并成为沥青路面病害的主要形式，称为沥青路面Top-Down裂缝（简称TDC）o这种荷载型表面裂缝是一种比传统的疲劳裂缝更为严重的情况，尽管有些表面裂缝初期对路面结构的承载能力没有影响，但是它们对沥青路面面层的使用性能和功能寿命有着强烈的影响。国外已经对沥青路面TDC进行了一定研究，但尚不完善,理论预估模型和设计方法尚没有形成，开裂机理众说纷纭，国内对于TDC的研究很少，设计规范中尚缺乏控制该病害的设计指标。本文综合国内外学者的研究，对TDC开裂研究进行了全面的分析和评价。1国内研究现状徐鸥明、郝培

4、文［1］特别关注路表应力及其对沥青路面裂缝损坏机理的影响，认为在路表一个相对小的、接近lcm深的拉应力区域进行研究，来定义损坏机理比较好。并采用应力强度因子以及定义裂缝末端的响应行为；发现拉应力对损坏有至关重要的作用，大大超过了裂缝末端的剪应力，且在裂缝增长阶段拉应力大小的变化取决于裂缝长度。李清富、杨泽涛［2］认为路面结构最大剪应力发生在路面表层，位置在轮迹边缘，其大小接近或超过常温下沥青混合料的抗剪强度，是半刚性路面产生TDC的主要原因，进而提出了剪应力与面层和基层弹性模量比的关系，并分析了路面厚度对最大剪应力的影响，这些因素的影响在路面结构设计时要充分考虑。孙路遥、邱俊、王春

5、林等［3］从路面结构受力分析的角度分析并详细阐述温缩（横向）裂缝及表面（纵向）裂缝产生的原因。作者认为表面裂缝可能是施工原因，由沥青层的表面层或者中面层与下面层脱开所造成的，而之所以脱开是由于施工时的层间污染。黄志涛［4］认为Top-Down开裂的裂缝产生和扩展模式是张开型裂缝即拉应力损坏模式。他用应力强度因子描述裂缝尖端的响应行为。本文重点计算了环境、温度引起的劲度梯度对应力强度因子的影响，劲度梯度的影响得到准确定位。罗辉［5］等基于断裂力学理论，利用无单元伽辽金-有限元耦合方法分析了沥青路面的开裂问题，提出水平荷载对沥青路面Top-Down裂纹（TDC）的扩展不利。本文分析TD

6、C的方法较为新颖，但是开裂判定准则不够完善。赵延庆等采用移动荷载模式，在有限元方法中利用动态模量主曲线和时间-温度位移因子来表征沥青混合料的力学性质，利用断裂力学的方法分析了温度、车速、裂缝长度和基层类型等对沥青路面Top-Down裂缝裂尖应力强度因子的影响。相比其他文章对TDC考虑的因素更为全面。2国外研究现状E.Freitas[6]等通过加速轮轨试验和三维非线性粘弹有限元模型，研究了混合料设计参数以及施工质量对Top-Down裂缝的影响。发现施工质量是TDC一个主要成因。本文提出疲劳并不能引起Top-Down裂缝，但却能加剧裂缝的发展。Michael[7]认为离析引起沥青路面T

7、op-Down裂缝，离析区域易表现为疲劳裂缝。通过调查研究，认为路表面较差的疲劳性能是因为压实不足引起的高空隙率进而加速老化。Svasdisant[8]等研究认为，Top-Down裂缝主要是由两种原因引起的：①由轮载诱发的表面径向拉应力以及由施工、温度和老化导致的劲度差异；②沥青结合料的老化降低了混合料的拉伸强度和拉伸应变。ElisabeteFraga,deFreitas[9]等人指出影响沥青路面Top-Down裂缝最主要因素是空隙率（高空隙率）和骨料级配（粗集料）。