温度与荷载耦合作用下的沥青路面开裂机理研究

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1、分类号U416单位代码10618密级公开学号2120970018专业硕士学位论文温度与荷载耦合作用下的沥青路面开裂机理研究研究生姓名：霍典导师姓名及职称：凌天清教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年6月10日专业领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2015年6月5日2015年6月5日TheResearchonMechanismofCrackingofAsphaltPavementUnderTheCoupledActionofTemperatureandLoadADisse

2、rtationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuoDianSupervisor：Prof.LingTianqingChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重灰交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文

3、中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。＊学位论文作者签名：日期：１＾厂年（月日（重庆交通大学学位论文化权使用授权书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留并向国家有关部口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。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可＾心采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行

4、信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师齡：曰期；＾片年＜月０曰曰期：月。曰／／本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定旱雙相关权泣。？矣学位论文作者签名：ｆ指导教师签名：曰期：曰曰期曰；＾＾月Ｗ皆年／月。３々／产／／摘要裂缝由于存在于沥青路面寿命的各个阶段而成为路面的一种主

5、要破坏方式。目前的裂缝研究主要集中在沥青疲劳裂纹或反射裂缝，而自上而下的Top-Down是一种比疲劳裂纹和沥青路面反射裂缝更为严重的破坏模式。传统路面设计理论以结构层层底容许弯拉应力作为抗裂设计指标，对沥青路面Top-Down裂缝未能做出合理解释，且关于Top-Down裂缝的研究多集中在轮胎花纹类型、垂直荷载大小、车速等因素。沥青路面结构在自然条件下发挥其路用性能，只研究垂直荷载而忽略水平荷载、温度是不能真实反映沥青路面应力响应及Top-Down裂缝开裂机理。本文基于线弹性力学、断裂力学、弹塑性力学、粘弹

6、性力学基本原理，使用ABAQUS有限元软件模拟分析垂直荷载单独作用、垂直荷载与水平荷载同时作用、温度与荷载耦合作用下的沥青路面结构受力情况及Top-Down裂缝开裂机理，并应用最大周向力理论计算Top-Down裂缝尖端I-II复合型开裂的断裂角。本文首先建立了路面结构三维有限元模型并验证其有效性。对沥青路面在垂直对称荷载作用下的应力响应研究和分析。二维有限元模型应力响应与三维有限元模型一致，在二维有限元模型上添加Top-Down裂缝，裂缝尖端使用奇异单元，通过扩展有限元（XFEM）求得裂缝尖端应力强度因子

7、、尖端集中应力、J积分和T应力，Top-Down裂缝为剪切型开裂。然后在有限元模型中引入水平荷载的作用，考虑水平荷载大小、水平荷载作用位置对沥青路面结构应力分析及Top-Down裂缝尖端参数的影响。水平荷载与垂直荷载共同作用下，Top-Down裂缝为复合型开裂，应用最大周向力理论计算Top-Down裂缝尖端断裂角。最终在路面结构模型中引入温度场，研究分析不同初始温度、降温幅度、路面终了温度对无Top-Down裂缝沥青路面结构应力影响。通过改变Top-Down裂缝的深度、水平荷载及垂直荷载大小及作用位置来探

8、究温度单独作用、温度与荷载耦合作用下Top-Down裂缝开裂机理。关键词：水平荷载，应力强度因子，J积分，断裂角，温度IABSTRACTDuetoexistinthedifferentstagesofasphaltpavementthatcracksisbecomingamaindamagemodeofpavement.Currentresearchfocusesonasphaltpavementcrackinfatiguec