本文關(guān)鍵詞：含裂縫體瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)特性研究

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【摘要】：半剛性基層瀝青路面由于其具有行車平穩(wěn)舒適、承載能力好、噪音低等優(yōu)點(diǎn),在高速公路建設(shè)中被廣泛采用。但是瀝青路面的早期破壞問題,尤其是路面結(jié)構(gòu)的開裂問題,已經(jīng)成為半剛性基層瀝青路面最嚴(yán)重的病害之一。公路運(yùn)輸中,汽車荷載是動(dòng)態(tài)荷載,隨著時(shí)間和路表特性不斷變化,并不是一個(gè)靜態(tài)荷載,由此而產(chǎn)生的瀝青路面結(jié)構(gòu)開裂問題以及裂縫的擴(kuò)展問題也變得十分復(fù)雜。本文將斷裂力學(xué)理論應(yīng)用到有限元數(shù)值分析中,應(yīng)用ABAQUS軟件對動(dòng)態(tài)荷載作用下瀝青路面含基層底裂縫及含表面裂縫兩種裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行模擬,得到平面應(yīng)變模型和三維實(shí)體模型下裂縫擴(kuò)展過程中應(yīng)力強(qiáng)度因子K與結(jié)構(gòu)層參數(shù)的變化規(guī)律,并將二維計(jì)算結(jié)果與三維計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。此外,針對基層底裂縫和表面裂縫兩種模型,研究了一個(gè)周期荷載作用下,表面彎沉隨時(shí)間變化規(guī)律,并與完整結(jié)構(gòu)及靜態(tài)荷載作用下的結(jié)果進(jìn)行比較。同時(shí),還探討了應(yīng)力強(qiáng)度因子隨時(shí)間的變化規(guī)律和不同荷載對于裂縫擴(kuò)展的影響。最后,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了應(yīng)力強(qiáng)度因子的預(yù)測模型。通過對動(dòng)態(tài)荷載作用下含裂縫瀝青路面的研究,主要得出以下結(jié)論:(1)相比靜態(tài)荷載,動(dòng)態(tài)荷載會(huì)減小瀝青路面表面彎沉值,減小幅度大約為23.7%。瀝青路面開裂后,路面的彎沉值明顯增大,尤其是隨著裂縫在結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)展,彎沉值會(huì)逐漸增大。(2)應(yīng)力強(qiáng)度因子隨時(shí)間變化曲線形狀類似于半正弦加載曲線,但是存在一定的滯后性,在0.6T處取得最大值。對于基層底裂縫,開裂初期開裂主要由K1控制,開裂末期主要由K2控制,并與靜態(tài)荷載作用下的開裂有所不同;對于表面裂縫,開裂僅表現(xiàn)為剪切破壞,且應(yīng)力強(qiáng)度因子大于靜態(tài)的K值。(3)三維實(shí)體模型中應(yīng)力強(qiáng)度因子相比二維模型偏小。此外,可以通過增大面層厚度、模量,基層厚度以及底基層厚度、模量和減小基層模量,可以抑制基層底裂縫的向上擴(kuò)展,其中面層模量對于基層底裂縫的影響較小;對于表面裂縫,增大面層厚度,基層模量、厚度,底基層模量、厚度,減小面層模量,有利于控制表面裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展,其中基層模量和厚度的增大以及面層模量的減小,對于抑制表面裂縫的擴(kuò)展貢獻(xiàn)較大。(4)在裂縫擴(kuò)展過程中,應(yīng)力強(qiáng)度因子隨荷載的變化曲線表現(xiàn)出線性變化規(guī)律,荷載增大,應(yīng)力強(qiáng)度因子隨之增大。(5)利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立瀝青路面裂縫應(yīng)力強(qiáng)度因子的預(yù)測模型,具有較高的精度。與傳統(tǒng)有限元計(jì)算相比,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大大提高了計(jì)算效率,節(jié)約了時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U416.217

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1199534