浅谈沥青加铺层反射裂缝扩展行为模拟及疲劳寿命预估

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1、广西大学硕士学位论文沥青加铺层反射裂缝扩展行为模拟及疲劳寿命预估姓名：黄钦寿申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：杨斌20100601沥青加铺层反射裂缝扩展行为模拟及疲劳寿命预估摘要目前在国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应用最多的是加铺沥青混凝土，如何防治反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层主要解决的问题之一。迄今为止，世界各国在反射裂缝扩展行为和沥青加铺层疲劳寿命方面的研究成果甚少。本文以此为重点开展系统深入的研究。采用有限元软件ABAQUS建立平面应变模型，分别对比分析有无设置应力吸收层的两种沥青加铺层结构在车辆荷载、温度荷载和耦合荷载作用下裂缝尖端应力应变场。分析结

2、果表明设置应力吸收层后，裂缝尖端应力应变场得到极大改善，应力吸收层具有良好的阻裂效果。分别取反射裂缝长度为lcm、4cm和8cm代表裂缝扩展的初期、中期和后期3个阶段，分析裂缝尖端应力强度因子在车辆荷载(静、动荷载)、温度荷载和耦合荷载作用下变化规律。结果表明，随着沥青加铺层和应力吸收层厚度增加，裂缝尖端应力强度因子随之减小。此外，旧水泥混凝土路面接缝宽度、车辆轴载、行车速度、温度状况等因素也对裂尖应力强度因子有很大的影响。采用断裂力学理论并结合有限元法分别对荷载型、温度型和耦合型反射裂缝扩展路径进行数值模拟。分析结果表明在车辆荷载作用下扩展路径偏向荷载作用一侧，裂缝扩展角随

3、着裂缝偏离中线距离的增加而增大；在温度荷载作用下扩展路径沿着初始反射裂缝垂直向上延伸；在耦合荷载作用下扩展路径偏向于无荷载作用一侧向上扩展，裂缝扩展角随着裂缝偏离中I线距离的增加而逐渐减小。利用裂缝扩展路径分析结果并结合裂缝疲劳扩展模型分别对沥青加铺层荷载型、温度型和耦合型疲劳寿命进行预估。分析结果表明材料的断裂参数n和么对沥青加铺层疲劳寿命有较大的影响，通过增加沥青加铺层和应力吸收层的厚度，减小沥青加铺层模量等措施可以有效延长沥青加铺层的疲劳寿命。在理论分析的基础上，建立了沥青加铺层疲劳寿命的预估模型。关键词：沥青加铺层应力吸收层反射裂缝应力强度因子扩展路径疲劳寿命IICR

4、ACKPRoPAGATIONBEHAVIoRSIMULATIoNANDFATIGUELIFEPREDICTIONOFASPHAIjrOVERLAYABSTRACTCurrentlyathomeandabroad，pavingasphaltconcreteisthemostwidelyusedinoldcememconcretepavememreconstructionproject；howtopreventreflectioncrackisoneoftheimportantproblemthatneedtosolvewhenpavingasphaltconcreteinold

5、cementconcretepavement．Uptonow,theresearchachievementsofreflectioncrackpropagationbehaviorandthefatiguelifeofasphaltoverlayarelessintheworld．Thispaperwillputemphasisonthisparttogointodeepandsystemicresearch．ByusingfiniteelementsoftwareABAQUStobuildplanestrainmodel，itistocomparativelyanalyze

6、thestress—strainfieldofracktipoftwooverlaystructureofwithorwithoutsettingstressabsorbinglayerrespectivelyundervehicleload，temperatureloadandcouplingload．Theresultsshowthataftersettingupstressabsorbinglayer,thestress—strainfieldofracktiphasbeengreatlyimproved，andthestressabsorbinglayerhasgoo

7、danti—crackeffect．Byrespectivelytakingcracklengthoflcm，4cmand8cm，whichrepresentstheinitialstage，theintermediatestageandthelaterstageofcrackpropagation，itistoanalyzethevariationlawofcracktipstressintensityfactorundervehicleload(static，dynamic)，temperature