采用离散元法分析路面结构的疲劳特征

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1、第41卷第9期哈尔滨工业大学学报Vol141No192009年9月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSep.2009采用离散元法分析路面结构的疲劳特征陈俊,黄晓明(东南大学交通学院,南京210096,chen-jun2728@163.com)摘要:为了在考虑疲劳损伤和恢复性能的基础上,获取路面结构在重复荷载作用下的疲劳特征,采用离散元方法建立了路面结构模型,并分析了在正弦重复荷载作用下路面结构沥青层底部的受力特性.由于路面荷载的随机性,分别以荷载大小、荷载间歇时间、荷载作

2、用次序为考察对象,分析其对路面结构沥青层底受力特征的影响.研究结果表明:随着周期荷载作用次数的增大,沥青层底部拉应力快速增大至某一基础值,并在此基础值附近呈周期性波动,拉应变则在以一定幅值波动的同时,呈现整体水平先急剧增大后缓慢增大的规律;延长荷载作用的间歇时间,虽然一定程度上增大了拉应力和拉应变的波动幅值,但却显著降低了沥青层底拉应力和拉应变的整体水平;不同的荷载作用次序在沥青层底引起的应力应变状态不同,从小至大序列的荷载对沥青层造成的损伤明显小于从大至小序列的荷载.关键词:道路工程;疲劳性能;离散元;重复

3、荷载;荷载间歇时间;荷载作用次序中图分类号:U4141217文献标识码:A文章编号:0367-6234(2009)09-0100-05FatigueperformanceofasphaltpavementbasedondiscreteelementCHENJun,HUANGXiao-ming(SchoolofTransportation,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China,chen-jun2728@163.com)Abstract:Inordertoresearch

4、thefatigueperformanceofasphaltpavementunderrepeatedloadconsideringthefatiguedamageandhealingofasphaltmixtures,thediscreteelementmodelofasphaltpavementwasusedtocalculatethetensilestressandstrainatthebottomoftheasphaltlayer.Consideringtherandomdynamicloadsofv

5、ehicle,theinfluenceofloadmagnitude,restperiodofrepeatedloadandloadingsequenceonfatigueperformanceoftheasphaltlayerwasstudied.Resultsshowthatthetensilestressandstrainatthebottomoftheasphaltlayerfluctuateaccordingtotherepeatedload.Withtheincreaseofrestperiodo

6、frepeatedload,thelevelofstressorstrainatthebottomoftheasphaltlayerisreducedevidentlyandtheamplitudeofstressorstrainisincreasedwithacertainexten.tDifferentfatigueperformancesoftheasphaltlayerarecausedbydi-fferentloadingsequences.Thefatiguedamageofasphaltpave

7、mentcausedbythesequencefromheavyloadtolightloadismoreseriousthanthatfromlightloadtoheavyload.Keywords:roadengineering;fatigueperformance;discreteelemen;trepeatedload;restperiodofrepeatedload;loadingsequence车辆荷载作用下路面结构的疲劳层受力特征虽然这些研究在一定程度上满足了路面结构设计一直以来都是道路工作者

8、关注的热点问题.以往的需要,但是对于人们深入理解路面结构疲劳特的研究主要集中于路面结构在静载作用下受力特征、准确把握疲劳破坏控制模式都未起到积极作征的分析方面,表现为分析不同的路面结构组合用.究其原因,一方面是由于路面结构尤其是沥青型式、厚度在不同大小静载作用下的应力和应变.路面结构在动载作用下响应的分析,必然涉及到荷载作用时的路面粘弹性疲劳损伤和荷载作用间收稿日期:2008-09-03.歇期的损伤