沥青混凝土路面主要病害有限元模拟分析及防治

摘要

伴随着我国高等级公路的大量建设使用及日益繁重的道路交通，沥青混凝土路面出现的各种病害非常严重，如何恰当合理、及时高效地处理这些病害已成为十分迫切的问题。本文旨在对沥青混凝土路面主要病害原因及影响因素的分析基础上，力图寻找相应的防治措施，为路面养护提供对策依据。 针对沥青混凝土路面表面损坏、永久变形及裂缝三种主要类型，分别选取其中具有代表性的坑槽、车辙和反射裂缝三种情况，采用MSC．NASTRAN有限元软件进行车轮荷载作用下的数值模拟分析。 对于坑槽破坏类型，分析了不同修补材料、荷载作用位置对坑槽壁缝力学行为的影响，并对槽壁洒布粘层油前后的力学响应作了对比分析；对于车辙病害，模拟了旧路车辙不加处理直接在其上加铺沥青面层的受力状况，以及加铺层材料参数对车辙的影响；对于反射裂缝，分析其在车辆荷载作用下裂缝扩展机理及影响裂纹扩展的因素。 在上述三种主要病害数值模拟分析基础上，分别提出了对应的养护防治措施。 本文研究表明，采用有限元数值模拟，可作为路面主要病害原因及影响因素分析的有效手段，其分析结果对路面病害的及时有效处理、防治和养护具有重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究概况

1.3主要研究内容与方法

2表面坑槽模拟分析

2.1坑槽产生原因及分类

2.1.1按坑槽破损形式及成因分类

2.1.2按坑槽破损的大小及严重程度分类

2.2坑槽的有限元分析模型

2.2.1有限元法概述

2.2.2有限元模型建立

2.2.3路面结构参数选用

2.3坑槽有限元计算分析

2.3.1路面坑槽修补前后对比

2.3.2修补材料弹性模量的影响分析

2.3.3坑槽大小的影响分析

2.3.4最不利荷载作用位置

2.3.5槽壁洒布粘层油的影响分析

2.3.6有限元分析结论

2.4坑槽修补方法研究

3反射裂缝模拟分析

3.1概述

3.1.1裂缝类型

3.1.2应力强度因子

3.2裂缝有限元模型的建立

3.2.1路面结构有限元计算模型的确定

3.2.2裂尖网格划分及有效性验证

3.3车轮荷载作用反射裂缝分析

3.3.1应力强度因子影响因素

3.3.2加筋效应分析

3.3.3有限元分析结论

3.4反射裂缝防治措施

4车辙模拟分析

4.1车辙有限元模型

4.2车辙有限元计算分析

4.3车辙修补方法研究

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢