基于应力强度因子的面层反射裂缝轴载换算方法研究.pdf

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1、第27卷第9期2010年9月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL27No．9Sep．2010文章编号：1002—0268(2010)09-0001一cr7基于应力强度因子的面层反射裂缝轴载换算方法研究元松(上海市市政规划设计研究院，上海200031)摘要：采用疲劳断裂理论，根据完好路面结构半刚性基层底部弯拉应力等效原则，对三维与平面应变模型荷载进行近似地等效转换。以裂缝扩展速率为等效原则，给出不同轴型和级住下荷载型反射裂缝的轴载换算系数，并与现有沥青路面设计规范进行分

2、析比较。结果表明，基于裂缝扩展速率等效原则的轴载换算系数当轴重小于标准轴载时，比现有沥青路面设计规范中轴载换算系数略微偏大，当轴重大于标准轴载时。要偏小一些。关键词：道路工程；轴载换算；疲劳断裂；反射裂缝；应力强度因子中图分类号：13416．223文献标识码：AStudyofAxleLoadConversionforPavementwithReflectiveCrackBasedonStressIntensifyFactorYUANSong(ShanghaiMunicipalPlanning，DesignandResearchInstitute，ShangI

3、lai200031，China)Abstract：Byapplyingthetheoryoffatiguefracture，equivalentconversionofloadbetween3-Dmodelandplanestrainmodelwasperformedaccordingtotheequivalentprincipleofmaximalstressinundamagedsemirigidbase．Subsequently．axleloadconversioncocffieientofreflectivecrackunderdifferentlo

4、adsbasedontheequivalentspeedofcrackexpansionwaspresented．Then，theconversioncoefficientwascomparedwiththecurrentspecificationfordesignofhighwayasphaltpavemenLTheresultshowsthat(1)ifaxlemassislessthanstandardaxleload，theaxleloadconversioncoefficientbasedontheequivalentprincipleofcrac

5、kpropagationvelocityislargerthanthatinexistingspecification；(2)onthecontrary，itissmaller．Keywords：madengineering；axleloadconversion；fatiguefracture；reflectivecrack；stressintensifyfactorO引言路面开裂是沥青路面的主要病害之一。自从人们在道路上开始使用沥青路面结构形式以来，就开始了对沥青路面破坏形态及其原因的探讨，传统的疲劳强度承认了由于荷载的循环作用而对材料造成的损伤的积累，但

6、相关的分析是针对连续完整、无缺陷的结构体系进行的，并没有考虑材料、结构内部先天存在的缺陷或因使用期内逐渐出现的缺陷对路面结构造成的不利影响，这使得运用传统疲劳力学理论与方法对沥青路面结构进行的计算和分析结果与实际情况存在偏差，尽管引入了不同的修正系数或安全系数，但是设计结具仍带有较大程度的不确定性⋯。按照后来发展的断裂力学及其疲劳断裂力学的观点，结构的破坏正是由于其内部存在的缺陷引起应力集中与内部损伤，当这种应力集中与损伤累计超过材料与结构抵抗破坏的容许值时，就造成了内部缺陷的发展，并导致结构的破坏【2j。断裂力学及其疲劳断裂力学在工程上的应用与发展，使得众

7、多公路领域研究者对采用疲劳断裂理论进行路面结构设计收稿El期：2009-09-05作者简介：元松(1977一)，男，湖北钟祥人，博士，研究方向为路面结构理论设计．(ys—dark2003@sinacoill)2公路交通科技第27卷做了大量的工作。但由于在研究手段和内容方面，缺乏系统性，有的理论过于复杂，有的考虑因素单一，所得出来的分析结果只能适应某些特定路面结构情况，对相关设计理论缺乏参考性。本文在前人研究成果和文献[3]的基础上，先采用完好路面结构半刚性基层底部弯拉应力等效原则，对三维与平面应变模型荷载进行近似地等效转换，然后根据疲劳断裂理论，以裂缝扩展速

8、率为等效原则，给出不同轴型和级位下半刚性基层沥青路面