【摘 要】
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沥青路面在使用过程中受外界环境作用影响发生老化,沥青的老化行为在沥青路面中的分布不均匀且具有一定梯度。沥青老化会导致沥青混合料的性能发生变化,从而对路面受力产生一定的影响。本文基于沥青路面老化是梯度的这一前提,对我国常见的半刚性基层沥青路面的受力特点和疲劳损伤特性进行了研究,并基于单日损伤探究了半刚性基层沥青路面的长期疲劳损伤发展规律。 首先,本文对沥青混合料的本构关系进行了研究,从沥青混合料黏
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沥青路面在使用过程中受外界环境作用影响发生老化,沥青的老化行为在沥青路面中的分布不均匀且具有一定梯度。沥青老化会导致沥青混合料的性能发生变化,从而对路面受力产生一定的影响。本文基于沥青路面老化是梯度的这一前提,对我国常见的半刚性基层沥青路面的受力特点和疲劳损伤特性进行了研究,并基于单日损伤探究了半刚性基层沥青路面的长期疲劳损伤发展规律。
首先,本文对沥青混合料的本构关系进行了研究,从沥青混合料黏弹性出发,推导了含有温度调整系数的黏弹性本构模型,基于伪应变理论推导了损伤本构模型,并通过有限元子程序UMAT进行了数值实现。
其次,本文通过动态模量试验和四点弯曲疲劳试验拟合得到了本构模型的参数,并通过Abaqus有限元对试验进行了仿真模拟。结果表明,本文的有限元模拟结果与试验结果相关性较好,能够较好地反映沥青混合料的受力特点。
随后,本文采用有限元方法实现了沥青路面温度场的数值模拟,并与其他研究者的数据对比验证了准确性。结果表明,本文采用的温度场计算方法与实测结果较为一致,能够反映沥青路面内部的温度分布。
最后,本文在温度场的基础上研究了半刚性基层沥青路面的受力特点和疲劳特性,并对其在荷载作用下的长期疲劳损伤发展规律进行了总结。研究发现,半刚性基层沥青路面沥青面层底部的最大拉应力随着基层模量的减小而增加,沥青路面老化程度的加深也会在一定程度上使得面层底部的拉应力增大。在移动荷载作用的过程中,沥青面层底部的应力应变将随着荷载的驶近和驶离出现“压—拉—压”的转换阶段,在双轮荷载中心处水平应力也会随着深度的增加发生由压到拉的转变。外界因素对于疲劳损伤的影响程度是不同的,温度能够改变应力在路面中的分布,增大接地压力将同时增大沥青面层底部的应力和应变,在研究时均不可忽略。
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