车辆荷载作用下开裂沥青路面及其加铺结构的动态响应分析

摘要

沥青路面的开裂问题是其早期破坏的主要形式之一，受到普遍关注。针对沥青路面的开裂问题，综合考虑车辆荷载、车速、温度和沥青混合料特性等因素，深入研究了开裂沥青路面在不同情况下的损坏机理，进而研究了在旧路面上加铺橡胶沥青应力吸收层和沥青混凝土面层的改造措施。
　　本文采用大型有限元分析软件 ABAQUS对典型的沥青路面结构建立三维粘弹性模型，研究车辆匀速行驶和制动时面层裂缝的扩展规律，并建立加铺后开裂沥青路面粘弹性模型，对比了路面加铺后车辆匀速行驶及车辆制动时路面结构的动力响应。
　　本文首先介绍了粘弹性材料的特性、沥青材料粘弹性力学本构模型、时间—温度等效原理及断裂力学基本原理，为开裂模型的建立和计算分析提供理论依据。
　　其次，确定沥青路面面层材料参数，建立车辆匀速行驶时沥青路面三维粘弹性模型，分析了车辆荷载、车速及温度对应力强度因子、J积分、路表弯沉、沥青面层层底拉应力（S33）的影响。
　　再次，建立施加制动荷载的开裂沥青路面粘弹性模型，对比车辆匀速行驶和制动减速时路面裂缝的扩展规律。
　　最后，在旧路面上加铺橡胶沥青应力吸收层和沥青混凝土面层，对比分析了加铺前后车辆匀速行驶及制动时路面结构的力学响应。路面加铺能有效抑制车辆制动时裂缝处的应力集中，减弱横向裂缝发生及扩展，且在车辆匀速行驶的路段效果更佳明显。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题来源及背景

1.2 课题研究现状

1.3 本文研究主要内容

第2章 沥青材料的力学基本理论

2.1 沥青混合料的粘弹性特性

2.2 沥青混合料粘弹性力学模型

2.3 时间-温度等效原理

2.4 断裂力学基本理论

2.5本章小结

第3章 动荷载作用下沥青路面粘弹性断裂的响应分析

3.1沥青混凝土路面有限元建模

3.2匀速行驶时应力强度因子的计算结果

3.3 匀速行驶时J积分的计算结果

3.4 匀速行驶时路表弯沉的计算结果

3.5 匀速行驶时沥青面层层底拉应力（S33）的计算结果

3.6 本章小结

第4章 车辆制动对沥青路面开裂的力学响应分析

4.1 车辆荷载的施加及有限元模型的建立

4.2 车辆制动时应力强度因子的计算结果

4.3 车辆制动时J积分的计算结果

4.4 车辆制动时面层层顶竖向位移的计算结果

4.5 车辆制动时面层层顶拉应力（S33）的计算结果

4.6 本章小结

第5章 路面结构加铺的防裂效果分析

5.1 沥青路面加铺模型的建立

5.2 加铺后应力强度因子比较

5.3 加铺后J积分比较

5.4 加铺改造后层顶竖向位移和未加铺时面层层顶竖向位移比较

5.5 加铺前后面层层底拉应力（S33）比较

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢