基于弹塑性有限元法的沥青路面局部应变与疲劳寿命预估

摘要

沥青路面作为高等级路面常采用的路面形式,发挥着其特有的行车舒适性优势,但在作为常见病害裂缝的影响下,道路结构的稳定性和承载力会逐渐降低,进而加剧了道路的破坏,影响着道路的正常使用,缩短其使用寿命。当前国内外关于沥青路面疲劳开裂的机理认识是一致的,但是研究方面不够深入系统,故有必要对沥青路面疲劳开裂进行研究,了解分析沥青混合料的疲劳特性以及路面结构受力特性,提出有效的沥青路面疲劳寿命预估方法。
　　本文在分析国内外研究成果的基础上,提出了基于局部应变的沥青路面疲劳寿命预估方法。通过室内沥青混合料直接拉伸试验和循环拉伸实验分析其疲劳特性,结合有限元方法确定拉应变阀值和极限值,应用多级多试件实验方法,确定不同应变比下混合料疲劳寿命,分析平均应力的影响,综合四种应变比不同疲劳寿命建立应变-疲劳方程。根据室内混合料疲劳实验数据,采用弹塑性有限元方法,建立二维Drucker-Prager弹塑性本构模型,分析温度、轴载、面层厚度和模量、基层厚度和模量、防裂层厚度和模量等因素对刚性基层接缝处沥青混凝土路面应变的影响规律,并计算接缝处沥青混凝土路面结构荷载应变以及温度应变,运用麦夸特法+通用全局优化法拟合出沥青面层底部荷载以及温度应变的实用计算公式,同时确定路面作用有效轴载。基于断裂力学理论,结合应变-疲劳方程和Miner线性疲劳累积损伤理论,提出沥青路面疲劳寿命预估方法,并与实际路面算例对比验证其可靠性。

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第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 局部应力应变法原理

2.1 基本原理

2.2 荷载谱

2.3 循环???曲线及迟滞迴线

2.4 局部应变计算

2.5 循环计数

2.6 疲劳寿命曲线

2.7 损伤累积

2.8 疲劳寿命预估方法

2.9 在沥青路面中的应用

2.10 本章小结

第三章 沥青混合料疲劳特性研究

3.1 概述

3.2 实验方案

3.3 循环计数

3.4 应变－寿命曲线

3.5 本章小结

第四章 刚性基层沥青路面荷载应变弹塑性研究

4.1 路面结构计算模型与参数

4.2 局部应变法数值计算

4.3 荷载应变独立影响因素分析

4.4 实用公式分析

4.5 本章小结

第五章 刚性基层沥青路面温度应变弹塑性研究

5.1 刚性基层沥青路面温度应变计算

5.2 温度应变独立影响因素分析

5.3 实用计算公式

5.4 小结

第六章 刚性基层沥青路面疲劳寿命预估

6.1 基于局部应变理论的寿命预估方法

6.2工程实例分析

主要结论及进一步研究的问题

参考文献

致谢