电缆复合沥青加热路面层间稳定性及疲劳性能研究

摘要

随着道路建设的日益发展，电缆复合沥青加热路面得到了较多学者的关注，并对加热路面的融雪效率进行了非常深入的研究。然而，层间埋设发热电缆对道路层间稳定性具有不可忽视的影响。所以本文针对电缆复合沥青加热路面特殊结构的层间稳定性及其疲劳性能展开研究，主要包括以下几点:
　　(1)通过一系列电缆复合沥青混合料试件的直接剪切试验和拉拔试验，对层间埋设不同发热电缆试件的剪切强度和粘结强度进行了比较分析，并研究碾压次数对剪切强度和粘结强度的影响。
　　(2)建立三维沥青混合料拉拔有限元模型，分析了准静态下加载曲线、质量缩放、拉拔速率等三个参数对计算速率和计算精度的影响，并根据有限元结果对拉拔破坏过程进行重新划分。
　　(3)建立了二维电缆复合沥青混合料试件直剪有限元模型，分析剪切破坏机理，以及电缆埋设间距和电缆直径对层间剪切强度的影响，并提出改良的摩尔库伦模型预测布设电缆的沥青混合料试件的剪切强度。
　　(4)通过层间剪切疲劳试验，比较不同电缆复合沥青混合料试件在不同应力比条件下的疲劳寿命，并对疲劳寿命曲线进行分析，提出基于剪切模量的三阶段线性损伤模型和两阶段非线性损伤模型。
　　研究结果表明:在剪切强度，粘结强度以及剪切疲劳寿命方面，三种不同电缆复合沥青混合料试件的大小顺序完全一致:碳纤维发热线复合沥青混合料试件＞镍铬合金电缆复合沥青混合料试件＞土工格栅电缆复合沥青混合料试件。而在抵抗变形方面，镍铬合金电缆复合沥青混合料试件是最弱的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2．1 普通道路层间稳定性研究现状

1．2．2 复合多功能路面层间稳定性研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第二章 内聚力本构模型及其参数的确定

2．1 内聚力模型的概念

2．2 内聚力本构关系

2．2．1 内聚力的初始损伤

2．2．2 内聚力的损伤演化

2．3 内聚力参数的确定

2．4 沥青混合料参数的确定

2．5 本章小结

第三章 电缆复合沥青加热路面层间力学试验研究

3．1．2 沥青混合料配合比设计

3．1．3 加热路面复合车辙板成型

3．1．4 圆柱形试件成型

3．2 直剪试验

3．2．1 试验设备

3．2．2 剪切面描述

3．2．3 抗剪强度的确定方法

3．2．4 直剪试验结果分析

3．3．1 试验设备

3．3．2 试验准备

3．3．3 破坏面描述

3．3．4 拉拔试验结果分析

3．4 本章小结

第四章 层间力学数值计算仿真参数的确定

4．1 沥青混合料拉拔试验有限元模型

4．2 准静态分析方法

4．2．1 算例

4．2．2 准静态模型的评价指标

4．3 影响因素分析

4．3．1 加载曲线

4．3．2 质量缩放

4．3．3 加载速率

4．4 试验验证

4．5 层间破坏力学响应分析

4．6 本章小结

第五章 特殊加热路面结构层间力学数值计算与仿真分析

5．1 有限元模型

5．1．1 二维剪切模型和假设

5．1．2 有限元网格类型的选择和配置

5．1．3 模型界面简化对比

5．1．4 模拟参数

5．2 电缆复合沥青加热路面的失效机理

5．3 影响因素分析

5．3．1 加热电缆嵌入间距对剪切强度的影响

5．3．2 发热电缆直径对剪切强度的影响

5．4 改良的摩尔库伦模型

5．5 模拟验证

5．6 改善层间稳定性的措施

5．7 本章小结

第六章 电缆复合沥青加热路面结构层间剪切疲劳研究

6．1 层间剪切疲劳试验

6．2 层间剪切疲劳试验结果与分析

6．2．1 电缆类型对层间剪切疲劳的影响

6．2．2 应力比对层间剪切疲劳的影响

6．2．3 层间剪切变形的三阶段模型

6．3．1 剪切模量值随加载次数的变化

6．3．2 层间界面损伤模型

6．3．3 应力比与损伤参数的关系

6．3．4 模型对比

6．4 疲劳寿命预测模型

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1．1 主要研究内容

7．1．2 创新点

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况