桥面刚柔复合铺装结构疲劳损伤分析

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1、长沙理工大学硕士学位论文钢桥面刚柔复合铺装结构疲劳损伤分析姓名：刘飞申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：周志刚20090501摘要疲劳开裂是钢桥面铺装层的主要破坏形式之一，其实质是铺装结构层在交通荷载的作用下内部逐渐出现损伤劣化的过程，应用疲劳损伤理论进行分析更符合工程实际，有较强理论价值和实用意义。为了完善和发展钢桥面铺装设计理论，本文采用刚柔复合式铺装结构“轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆+SMA一13"，对复合铺装结构梁和各铺装层材料开展试验研究，进行疲劳损伤分析。目的在于寻找轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆和沥青混合料在特定环境下的疲劳损伤演化规律及其组合形成的刚柔复合式桥面铺装结构的疲

2、劳损伤性能。首先，对轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆开展疲劳试验，分析梁式试件的跨中位移和损伤的变化规律。应用连续介质损伤力学的基本理论，分析选用了轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆的疲劳损伤模型，利用疲劳试验数据验证模型的适用性。对疲劳损伤进行数值模拟，阐述损伤分布规律。其次，对沥青混合料开展疲劳试验，分析梁式试件的应变和损伤的变化规律。在分析沥青混合料疲劳损伤机理的基础上，结合沥青混合料是一种粘弹性材料的特点，选用合适的疲劳损伤模型，利用试验数据确定沥青混合料的疲劳损伤演化方程中的参数。并进一步运用耗散能原理验证累积耗散能与疲劳寿命的唯一对应关系，并回归出二者的函数关系。最后，在材料性能研究的基础上

3、，提出复合的铺装结构“轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆+SMA一13’’，进行模拟实桥的复合梁疲劳试验，检验铺装层混合料的整体抗疲劳性能，进一步验证所提复合铺装结构的适用性。通过疲劳损伤数值模拟，阐述初始应力和损伤的分布规律。关键词：刚柔复合铺装结构；疲劳损伤演化方程；数值模拟；轻质聚合物改性陶粒水泥砂浆；沥青混合料ABSTRACTFatiguecfackingwasoneofthemaindamagefomsofpavementstnlcturelayerofthesteelbridgedeck，whichwastheprocessofdeteriorationundertransportlo

4、adsinpavementstmctwelayeressentiany．ItwasmoreconsistentwithreaIitytoapplyfatiguedamagetheorytoanalyzetheproblem，whichwasmorctheoretlcalValueandpracticalsignificance．Inordertoimpr0VeanddeVelopthedesigntheoryofsteeIbridgedeck，adoptedrigid．nexiblecompoundpaV锄entstfucture——”11l；htpolymermodifiedcerams

5、itec唧entmortar+SMA—l3”，ca玎iedoutteststudytocompositestnlcturebe锄andthemateri“sofeVerypaVementlayerandcallrledoutfatiguedamageanalysis．Thepu叩oseofthearticlewastofindthefatiguedamageevolution1awoflightpOlymefmodifiedcer锄sitecementmoftarandasphallmixtureinparticularenvironment，andthefatigued锄ageperfo

6、manceottnerigid．flexiblecompositebridgedeckpaVementstnlcture，whichwascomposedolthem．Firstlv，carriedoutfatiguetestto1ightpolymermodifiedceramsitecementmonar．thelawsofthecross．displacementandthedamageofbeamspeclmenwereanalysed．Appliedcontinuulndamagemechanism，analysedandchoosedthefatiguedamageevolut

7、ionmodel．ThefatiguetestdatawasusedtoVerifythecorrectnessotthemodelanddeterminedmodelparameters．Fatiguedamagebelngslmulatednumerically’thedistributionlawofd锄agewasdescribed·Secondly；carriedoutfatiguetesttoasphaltm