关于沥青路面开裂的影响因素的研究综述

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1、关于沥青路面开裂的影响因素的研究综述关于沥青路面开裂的影响因素的研究综述内容摘要：目前，沥青路面开裂是沥青路面最普遍的破坏现象之一，已成为各国道路界普遍关心的问题。本文主要阐述目前沥青路面开裂的主要因素：疲劳荷载、温度、材料、结构、老化等及研究现状，为裂缝的预防措施和治理方法提供了理论依据,有效地防止沥青混合料面层的开裂,确保沥青路面的使用寿命奠定了基础。关键词：裂缝；荷载；疲劳；温度；材料；结构；老化1.前言沥青路面的开裂作为沥青路面破坏的一种主要形式，目前已成为各国道路研究者的主要重心之一。路面开裂的危害在于在汽车

2、荷载作用下，水分会不断进入路面内部结构，使基层甚至路基造成软化，导致路面承载力下降，产生唧浆、错台、网裂，从而加速了路面破坏。而一般早期开裂也可使路面使用性能降低，而且很快会发展成结构性的全面破坏，降低了路面的使用年限。从外形和发展阶段上大致可将路面裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、块状裂缝等形式。裂缝按其力学成因大致分为两类：荷载性裂缝与非荷载性裂缝。在我国中低级道路及一些超载严重的高等级公路上，路面开裂最初表现为纵向开裂，然后发展成为网裂，这类荷载裂缝可能由于路面设计不同或施工原因，结构层本身强度不足，不适应日益增

3、长的交通量及轴载作用而产生开裂。2.荷载裂缝研究车辆行驶过程中急转弯时产生侧向摩擦力，在加油站和公交车站台附近，车辆经常刹车和启动时出现水平力，车辆行驶时车轮与路面之间的滚动摩擦力，车轮制动过程中产生滑动摩擦力等情况，还没有进行充分的研究。关于水平荷载作用下沥青路面表面开裂机理的研究尚不多。对于水平荷载引起的表面开裂没有给出合理的解释，对这种开裂的机理还不清楚，沥青路面设计规范中也没有给出控制指标。第7页共7页关于沥青路面开裂的影响因素的研究综述目前有研究人员认为由于沥青混凝土内部级配颗粒的空间分布、颗粒轴向、扁平率等

4、差异导致其力学参数在空间分布上是非均匀的，每一点的抗开裂强度也具有离散型，水平荷载和沥青混凝土的抗开裂强度在空间上是高度非线性分布的，传统的数学模型往往很难包容所有的影响参数。因此，利用离散元仿真软件模拟沥青混凝土表面裂缝的形成及扩展过程，探讨沥青路面表面开裂的机理，真正了解裂纹发生和扩展的机理，以指导沥青混凝土路面结构设计，并预测路面长期使用性能，对于混合料的优化设计也是必需的。研究认为沥青混合料由于内部某一截面上级配颗粒的空间分布、颗粒轴向、扁平率等在空间位置上的差异致其力学参数在空间分布上是非均匀与非连续的，每一

5、点的抗开裂强度也具有离散型，水平荷载和沥青混凝土的抗裂强度在空间上是高度非线性分布的。裂纹的起裂和扩散沿着最薄弱的接触界面发生，由于粘结界面的抗开裂强度远远小于级配颗粒本身，数值模拟中没有发现裂纹穿越级配颗粒的现象。在荷载多次作用下随着局部随机裂纹的增多，微裂纹间相互扩展，最后会形成一条不规则的贯通表面裂缝带，这也与沥青混凝土材料的弱项介质理论的研究成果相符合。扁平率等在空间位置上的差异致其力学参数在空间分布上是非均匀与非连续的，每一点的抗开裂强度也具有离散型，水平荷载和沥青混凝土的抗裂强度在空间上是高度非线性分布的。

6、裂纹的起裂和扩散沿着最薄弱的接触界面发生，由于粘结界面的抗开裂强度远远小于级配颗粒本身，数值模拟中没有发现裂纹穿越级配颗粒的现象。在荷载多次作用下随着局部随机裂纹的增多，微裂纹间相互扩展，最后会形成一条不规则的贯通表面裂缝带，这也与沥青混凝土材料的弱项介质理论的研究成果相符合。最近美国和欧洲已经有越来越多的研究证实了许多与荷载有关的疲劳裂缝发生在路面的表面并且向下扩展贯穿沥青混凝土面层。这是一种比传统的疲劳裂缝更为严重的情况。关于沥青路面疲劳断裂破坏过程的描述和疲劳裂缝扩展寿命的计算，人们普遍采用基于应力强度因子的经验

7、性公式Paris公式，并根据理论分析结果和疲劳断裂试验数据，提出沥青路面结构的寿命预测方法。(1-1)其中,——为裂缝随荷载循环次数的扩展速率；——为荷载循环过程中裂缝应力强度因子的变化值；C,n——均为材料参数。由Paris公式的组成我们可以发现,影响裂缝疲劳扩展寿命的因素主要包括裂缝尖端的应力强度因子与材料本身的疲劳断裂参数C，n。疲劳断裂参数C，n为材料的固有参数，由此可见，准确计算出表面裂缝的应力强度因子是预测其疲劳寿命的关键所在。有研究人员将用三维有限元模型代替以往常用的平面应变模型对沥青表面裂缝应力强度因子

8、进行计算,并在此基础上利用Pari公式对沥青表面裂缝的疲劳特性进行分析研究。一般认为，导致裂缝扩展最基本的原因是由于原有路面结构层在垂直和水平两个方向上运动的结果，也就是张拉和剪切综合作用的结果。在一次车辆行驶过程中路面结构层受到两次剪切和一次弯曲作用，也就是说，路面受到的是混合应力强度因子的作用,而不仅仅是某一种应力强度因子(I