【摘要】：瀝青路面長(zhǎng)期暴露于雨雪等復(fù)雜的環(huán)境條件下,再加上近些年超載現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,使得瀝青路面頻繁出現(xiàn)車轍、坑槽、裂縫等病害。病害的發(fā)生不但增加了路面的養(yǎng)護(hù)維修成本,還影響其使用性能。普遍認(rèn)為,造成瀝青路面早期破壞的主要因素是車輛載荷作用下路面內(nèi)部產(chǎn)生的動(dòng)水壓力作用。為了研究水、車載耦合作用下半剛性基層瀝青路面破壞過(guò)程的規(guī)律,本文運(yùn)用大型有限元軟件ABAQUS建立了應(yīng)力場(chǎng)—滲流場(chǎng)耦合作用下半剛性基層瀝青路面破壞的數(shù)學(xué)模型,研究瀝青路面在兩場(chǎng)聯(lián)合作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。大量研究表明,瀝青混合料是一種多孔多相的粘彈性材料,普通的線彈性模型無(wú)法體現(xiàn)瀝青材料的流變性質(zhì)。因此,假設(shè)瀝青路面為多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu),以有效應(yīng)力原理和變形理論為基礎(chǔ),建立了粘彈性本構(gòu)模型。對(duì)模型施加移動(dòng)荷載,得到瀝青路面的應(yīng)力場(chǎng)模型,分析了路面不同結(jié)構(gòu)層的豎向位移、豎向應(yīng)力、橫向應(yīng)力、縱向應(yīng)力和剪應(yīng)力的變化規(guī)律,研究了速度、軸載對(duì)響應(yīng)的影響,并對(duì)比了線彈性模型和粘彈性模型的結(jié)果。采用達(dá)西定律建立滲流模型,分析了路面不同結(jié)構(gòu)層的孔隙水壓力、飽和度以及沉降的變化規(guī)律。將滲流場(chǎng)作用下受孔隙水壓力最大單元的受力模型文件導(dǎo)出,并作為初始應(yīng)力導(dǎo)入應(yīng)力場(chǎng)模型中,建立應(yīng)力—滲流耦合場(chǎng),分析了路面各結(jié)構(gòu)層的響應(yīng)。研究結(jié)果表明:(1)在一定的軸載和速度下,路面各結(jié)構(gòu)層的響應(yīng)都具有瞬時(shí)性和波動(dòng)性,且隨結(jié)構(gòu)層深度的增加而減小。當(dāng)軸載一定、速度增加時(shí),各結(jié)構(gòu)層的縱向應(yīng)力增加,其他響應(yīng)均減小。當(dāng)速度一定、軸載增加時(shí),路面各層的受力均增加,這也說(shuō)明了超載對(duì)瀝青路面的破壞作用。線彈性模型中的各響應(yīng)要比粘彈性模型大,甚至是結(jié)果失真,而用粘彈性模型計(jì)算出的結(jié)果較符合實(shí)際。(2)滲流場(chǎng)單獨(dú)作用下,瀝青路面內(nèi)部的孔隙水壓力和飽和度的變化均是隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。路面結(jié)構(gòu)的豎向變形先是產(chǎn)生豎向隆起,而后產(chǎn)生豎向沉降,沉降達(dá)到最大值后,逐漸恢復(fù)一部分變形,最終產(chǎn)生向下的豎向沉降。(3)應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合作用下,從豎向位移、豎向應(yīng)力和縱向應(yīng)力的對(duì)比曲線來(lái)看,應(yīng)力—滲流耦合場(chǎng)的響應(yīng)要比應(yīng)力場(chǎng)單場(chǎng)作用時(shí)大,從橫向應(yīng)力和剪應(yīng)力的對(duì)比曲線來(lái)看,雖然應(yīng)力—滲流耦合場(chǎng)的響應(yīng)比應(yīng)力場(chǎng)單場(chǎng)作用時(shí)小,但是其作用范圍大。說(shuō)明在路面內(nèi)有水的情況下,瀝青路面更容易產(chǎn)生開(kāi)裂和永久變形等結(jié)構(gòu)性破壞。當(dāng)增加軸載或者提高速度時(shí),瀝青路面的響應(yīng)會(huì)變大。(4)將在試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)與模型計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,兩者結(jié)果相近,說(shuō)明所建模型是可靠的。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U416.217

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張倩,李艷麗,戴經(jīng)梁;水對(duì)瀝青混合料疲勞性能影響的試驗(yàn)?zāi)M研究[J];公路;2005年04期

2 唐雪松,鄭健龍;瀝青路面反射裂縫問(wèn)題的損傷力學(xué)守恒積分[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

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本文編號(hào)：2627314