半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝形成扩展机理与基层预裂技术.doc

河北工业大学 硕士学位论文 半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝形成扩展机理与基层预裂 技术研究 姓名：岳福青 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：杨春风  翌?三些查兰堡圭耋堡竺兰 半刚性基层沥青路面的反射裂缝在我国高等级公路中普遍存在且难于防治。它严重影 响了道路的使用寿命和行车安全。交通荷载和温度荷载是导致反射裂缝形成和扩展的主要 因素。本文运用线弹性断裂力学理论对反射裂缝的扩展机理进行了全面分析，对基层预裂 技术中合理切缝间距的确定方法进行了研究。 首先，对反射裂缝尖端应力场的奇异性进行了描述，建立了平面断裂问题应力强度因 子的有限单元解。 其次，对含反射裂缝路面在交通荷载及温度荷载作用下的结构反应进行了深入分析。 把交通荷载分为对称荷载和偏载两种情况，计算了裂缝尖端的拉应力、剪应力以及强度因 子，并对路面结构进行了参数分析。对路面突然降温时的温度场进行了数值模拟，计算了 温度应力作用下反射裂缝尖端的拉应力、应力强度因子，并对其进行了参数分析。而后对 公式对不同结构组合的路面进行了反射裂缝扩展速率的计算。分析计算结果表明，一反射裂 缝的扩展方式取决于裂缝尖端的受力情况，～般为复合型裂纹扩展。通过参数分析掌握了 不同结构组合对反射裂缝扩展潜力及扩展速率的影响。 第三，在充分考虑到温度应力以及面层与基层、基层与土基之间的摩擦等因素后，建 立了基层含预切缝路面的受力模型。通过结构参数分析掌握了预切缝间面层、基层中最大 拉应力的分布规律。然后以预切缝上端应力强度因子、面层与基层内的最大拉应力为约束 指标建立了合理预切缝间距的确定方法。 关键词：路面结构，反射裂缝，断裂力学，有限元，行车荷载，温度应力，扩展速率，预 切缝，合理缝距  半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与基层预裂技术研究 ????? ? ????? ? ???? ????? ???? ????? ??? ???? ?? ??? ? ??? ? ??? ??? ?? ? ?? ????痵 ?? ?? ????? ?? ??????? ??? ? ????? ? ?? ????? ? ????? ???? ? ? ???痵 ??． ? ????? ??? ???瑃? ? ??? ? ? ???? ??? ??? ???? ? ???? ????? ? ????? ??．? ??魅颿 ? ?????? ???? ???? ??? ?? ???? ?? ???? ? ? ??? ????? ??，? ???， ??痵 ?? ?????．?? ?????? ??? ????? ??? ??? ??? ? ????? ?? ?? ??? ?????瓹?? ??? ??? ??? ??? ???? ? ??痵 ??? ?? ???? ? ??． ????．????? ???? ?? ?? ?? ??．????????痵 ???痵 ? ????? ????．? ??，????? ???? ??????甌? ??? ??????????痵 ? ? ???? ?? ???? ?? ? ???痵 ????，????? ?? ???? ? ??????? ?? ????? ?????? ???? ????甌? ????? ?? ???? ?? ???? ????? ???? ? ??? ? ? ? ??? ? ??? ????? ???????． ?????瑃??? ???????琲???  堡?三些奎兰堡圭耋竺鎏兰 符号说明 Ⅳ，——疲劳寿命·单位次 ?！!獂，?矫嫔系募粲αΓ?ノ籢和口 ??琄Ⅳ，?蟆!Sαη慷纫蜃樱?ノ籢∞·?? ?瓾一一裂纹生睦理论中的买常数 ％，??!3跏剂盐瞥ざ群妥钪掌苹凳钡牧盐瞥ざ龋?ノ籧肌 ?!羟心Ａ浚?ノ籑? “——泊松比 占——车轮荷载当量半径，单位? 口——温缩系数，单位??／? ? ?!C芏龋?ノ淮牛痬 ≈。——一导热系数，?立?痬?弧? 盯，，％——极坐标系中的径向及周向应力，单位坳口 ?！!M粱?缘ノ话蹇淼哪Σ磷枇Γ???／? ?   堡垫三些查兰璧圭兰堡鎏兰 第一章绪论 常主要起功能性作用。表面层的主要作用是提供一个抗滑、平整和噪声小的表面。中面层的主要作用是 抗永久变形和抗辙槽，同时具有优良的抗水破坏能力。在柔性路面中底面层的主要作用是抵抗拉应力的 破坏。但在半刚性路面结构中，底面层底面常受压应力作用，即使某些情况下有拉应力，其值也较小。 我国已开放交通的高速公路半刚性路面，其沥青面层厚度多数为?～??，少数为???，京津 的面层则要分四层铺筑。 多数高速公路的半刚性基层厚??，采用水泥碎石?蚶??或石灰粉煤灰稳定碎石。半刚性底 基层厚?～??，采用的材料有