就地热再生沥青路面反射裂缝扩展分析

摘要

就地热再生技术是一种一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的工艺。目前对于热再生材料的疲劳以及断裂性能的实验研究已经有很多，但是对于热再生材料疲劳断裂的数值模拟研究仍然有限，本文通过数值模拟研究就地热再生材料路面结构的疲劳断裂过程。 首先，对沥青混合料小梁的三点弯曲断裂实验进行了有限元仿真。分别通过内聚力模型和扩展有限元模型模拟了小梁断裂的全过程，并将模拟结果和试验结果进行对比验证了模拟结果的准确性。然后，通过敏感性分析研究了扩展有限元模型中参数对三点弯曲小梁断裂实验结果的影响。 接着，本文研究了沥青混合料小梁的四点弯曲疲劳试验的有限元仿真。通过ABAQUS软件编制了以最大主应变作为自变量的疲劳损伤材料子程序。通过该材料子程序模拟了四点弯曲小梁的疲劳过程，并用实际试验数据对模拟结果进行了验证，进行了疲劳子程序的材料参数的敏感性分析。本文将扩展有限元法和疲劳子程序进行结合，实现了混合料疲劳和断裂的联合仿真，通过模拟控制应力的四点弯曲小梁试验验证了模型疲劳断裂联合仿真的有效性。 最后，利用开发的疲劳损伤材料子程序对模拟的常见路面结构进行疲劳损伤分析，得到了含有热再生材料的整体路面结构损伤演化过程以及主要的影响因素。再通过疲劳断裂联合仿真程序，分析轮载重复作用下初始裂缝的扩展情况，得到了初始裂纹的位置对于路面结构裂纹扩展的影响。 综上，本文的研究成果揭示了就地热再生材料路面结构疲劳断裂的内在规律，对就地热再生反射裂缝的防治提供了理论依据。

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