HDPE应力吸收层沥青路面结构的力学研究

摘要

现阶段对于旧水泥混凝土路面维修改造的主要方法及手段是在其上加铺一层沥青面层，而由于车辆荷载及温度的长期作用，反射裂缝的出现及扩大成为了目前路面结构最为关键的问题。根据国内外已有的对于防止反射裂缝的研究成果，拟采用在旧水泥混凝土路面及沥青加铺层之间加入低弹性模量的HDPE改性沥青应力吸收层的路面结构，来减缓反射裂缝带来的危害。运用有限元分析软件 ANSYS建立加入了应力吸收层的路面结构的有限元模型，通过在模型上加载车辆荷载及温度来模拟路面结构的实际受力情况，再通过有限元分析软件的后处理得出路面结构应力应变随吸收层厚度的变化规律。通过对加入不同厚度的应力吸收层的路面结构的应力应变结果进行分析和对比，最终找到最合理的应力吸收层厚度，从而更有效地减缓反射裂缝的出现及延伸。同时，通过室内反射裂缝模拟试验，定量地证明 HDPE改性沥青应力吸收层防止反射裂缝的良好效果。
　　通过对路面结构的应力应变分析发现，沥青加铺层路面结构内温度应力随HDPE应力吸收层厚度增加而降低的幅度大于在车辆荷载作用下路面结构内应力的降低幅度，且路面结构在车辆荷载作用下的应力值比在温度作用下的应力值要大，HDPE应力吸收层减缓反射裂缝的产生与扩展的最合理厚度为2～3cm。由MTS疲劳对比试验可知，由于沥青结合料自身强度远低于集料，裂缝的扩展方向一般会沿着集料形成的纹路发展。由于HDPE应力吸收层加铺层结构具有极好的抗疲劳能力、弹性恢复能力及较高的拉伸能力和拉伸疲劳性能，无论在弯拉还是剪切作用下，其在减缓反射裂缝的产生及扩展方面均具有良好效果。

目录

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和技术路线

2 HDPE应力吸收层路面结构有限元分析模型

2.1概述

2.2有限元模型的建立

2.3路面结构的载荷

2.4本章小结

3 HDPE应力吸收层路面结构应力应变分析

3.1车辆荷载作用下的应力应变分析

3.2温度作用下的应力分析

3.3本章小结

4 HDPE应力吸收层防反射裂缝疲劳对比试验

4.1反射裂缝扩展模式

4.2反射裂缝扩展阶段

4.3反射裂缝MTS疲劳对比试验

4.4本章小结

结论与展望

主要结论

进一步研究建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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