本文關(guān)鍵詞：含裂縫體瀝青路面動力響應(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,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重的病害之一。公路運輸中,汽車荷載是動態(tài)荷載,隨著時間和路表特性不斷變化,并不是一個靜態(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展進行模擬,得到平面應(yīng)變模型和三維實體模型下裂縫擴展過程中應(yīng)力強度因子K與結(jié)構(gòu)層參數(shù)的變化規(guī)律,并將二維計算結(jié)果與三維計算結(jié)果進行對比分析。此外,針對基層底裂縫和表面裂縫兩種模型,研究了一個周期荷載作用下,表面彎沉隨時間變化規(guī)律,并與完整結(jié)構(gòu)及靜態(tài)荷載作用下的結(jié)果進行比較。同時,還探討了應(yīng)力強度因子隨時間的變化規(guī)律和不同荷載對于裂縫擴展的影響。最后,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了應(yīng)力強度因子的預(yù)測模型。通過對動態(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,動態(tài)荷載會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)中的擴展,彎沉值會逐漸增大。(2)應(yīng)力強度因子隨時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)力強度因子大于靜態(tài)的K值。(3)三維實體模型中應(yīng)力強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一步擴展,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展貢獻較大。(4)在裂縫擴展過程中,應(yīng)力強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)力強度因子的預(yù)測模型,具有較高的精度。與傳統(tǒng)有限元計算相比,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大大提高了計算效率,節(jié)約了時間。
【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】

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本文編號：1199534