基于细观尺寸受损路面混凝土疲劳寿命预测研究

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1、分类号：U41；U210710-2012121241硕士学位论文基于细观尺寸受损路面混凝土疲劳寿命预测研究李希朋导师姓名职称张擎副教授申请学位类别硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2015年6月1日论文答辩日期2015年6月9日学位授予单位长安大学Researchonfatiguelifepredictionofdamagedpavementconcretebasedonmeso-scaleAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiXipengSupervisor：Pro

2、f.ZhangQingChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：4#明年彳月/〇曰论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权

3、利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(涉密论文在解密后应遵守此规定）2°/石年/月广曰XT年〈月~日摘要水泥混凝土路面是我国公路重要组成部分，然而随着混凝土路面通车里程的增加，早期疲劳开裂现象越来越明显，主要原因是混凝土宏观疲劳引发细观结构损伤，而细观损伤累积导致混凝土路面发生宏观疲劳开裂。所以通过研究路面混凝土细观损伤，准确预估剩余疲劳寿命，提前做好防护措施，对于延长水泥混凝土路面使用寿命有着非常重要的意义。本文通过研究混凝土路面疲劳损伤演化机理，借助有效应力重分布效应，引

4、入损伤变量因子，运用基于唯象学连续介质损伤理论，考虑多级不同应力水平下循环加载累积损伤作用，给出路面损伤量确定方法，建立考虑细观损伤的路面混凝土疲劳模型，预估路面混凝土疲劳寿命，完善混凝土路面设计，推动混凝土路面的发展。主要研究结论如下：（1）通过对混凝土损伤本构模型的分析，得出选取Kachanov损伤模型更适用于混凝土细观损伤疲劳模型的研究。总结混凝土疲劳累积损伤理论，选用Miner准则可以较好的确定混凝土路面的损伤量。（2）通过研究混凝土疲劳损伤演化机理，基于混凝土材料应力跌落与有效应力重分布机制，得出疲劳过程中有效应力重分布效

5、应与损伤的关系，建立受损路面混凝土真实有效应力水平与损伤变量的表达式。（3）分析多级荷载应力下路面混凝土疲劳特性，考虑有效应力重分布效应，引入损伤变量因子，基于混凝土疲劳损伤理论，推导出含有损伤变量因子的路面混凝土疲劳模型。通过现场交通量调查，采用Miner准则可以确定使用基准期的累积损伤量，再根据疲劳损伤模型可以预估设计期内混凝土疲劳剩余寿命。（4）通过调查T高速公路K8+900段交通量，预估受损混凝土路面疲劳寿命，将疲劳损伤方程确定的疲劳寿命与疲劳试验测定的疲劳寿命对比，得出采用基于细观损伤变量的混凝土疲劳模型可以较为准确的预估

6、混凝土剩余疲劳寿命。关键词：路面混凝土；疲劳损伤；寿命预测；细观尺寸；应力重分布；疲劳模型IAbstractCementconcretepavementisoneofthemostimportantpartofroadsinChina.However,withthegrowthofroadtrafficmileage,earlyfatiguecrackinconcretepavementhasbecomemoreandmoreserious.Themainreasonisthatconcretemacro-fatiguewillre

7、sultinmeso-damageandmeso-damageaccumulationalsomaycausefatiguecrackforconcretepavement.Therefore,throughresearchingonmicro-mechanicsdamageofconcreteandpredictingaccuratelyfatiguelife,ithasaveryimportantsignificancetotakeprotectivemeasuresinadvanceforprolongingserviceli

8、feofconcretepavement.SupportedbySpecializedResearchFundfortheCentralUniversities,thisarticleistopredictfatiguelifeofc