基于M-C準(zhǔn)則的瀝青路面破壞統(tǒng)一力學(xué)模式初步探討.pdf

1、路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析是道路工程中傳統(tǒng)的研究課題，前人已經(jīng)開展過大量的工作。但隨著輪載的增加，以及路面結(jié)構(gòu)組合形式的多樣化，傳統(tǒng)的路面結(jié)構(gòu)破壞理論對于路面結(jié)構(gòu)破壞的某些現(xiàn)象無法進(jìn)行解釋。如：路面表層破壞產(chǎn)生的大量Top-Down裂紋，在輪壓作用下Top-Down裂紋開裂的拉應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？為什么基層強(qiáng)度大大提高之后路面表層的瀝青層反而破壞的更快？
　　研究路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性需要新的思路。Mohr-Coulomb（M-C）準(zhǔn)則是

2、地質(zhì)工程和巖土力學(xué)中常用的強(qiáng)度準(zhǔn)則，本文嘗試從學(xué)科交叉的角度，在傳統(tǒng)的路面結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上利用M-C準(zhǔn)則從應(yīng)力的主應(yīng)力分布形式的角度出發(fā)，探討瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的復(fù)雜性。
　　主要工作包括：
　　以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，利用瀝青路面結(jié)構(gòu)的簡化模型，分析了基層模量對瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的影響，確定了一種路面結(jié)構(gòu)的控制指標(biāo)-路面疲勞損傷潛在指數(shù)（APPDI），初步提出了路面結(jié)構(gòu)破壞的統(tǒng)一力學(xué)模式；以現(xiàn)有的6條高速公路瀝青路面為例，在有

3、限元計算的基礎(chǔ)上利用APPDI推斷其路面破壞的力學(xué)模式，并與實際路面破壞進(jìn)行對比分析驗證，同時提出了幾種路面結(jié)構(gòu)對材料的強(qiáng)度要求；利用均勻設(shè)計安排參數(shù)組合對高模量基層路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布進(jìn)行了有限元計算，結(jié)合APPDI和莫爾圓分析了高模量基層路面結(jié)構(gòu)中不同深度的應(yīng)力狀態(tài)，重點對比了不同位置不同深度剪應(yīng)力的主應(yīng)力組成方式，觀察到高模量基層路面表層剪應(yīng)力中主應(yīng)力組成方式出現(xiàn)拉-壓復(fù)合剪切現(xiàn)象。
　　主要研究成果有：
　　1)初步探討

4、了路面結(jié)構(gòu)破壞的統(tǒng)一力學(xué)模式，發(fā)現(xiàn)最大拉應(yīng)力或剪應(yīng)力不全是路面結(jié)構(gòu)最先破壞的位置，簡單的以拉應(yīng)力或剪應(yīng)力大小作為路面結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)是不準(zhǔn)確的，本文提出了一種新的控制指標(biāo)APPDI來解釋路面結(jié)構(gòu)破壞的機(jī)理。
　　2)從新定義的控制指標(biāo)APPDI分析三種典型瀝青路面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)破壞形式依次為：柔性基層瀝青路面表現(xiàn)為—以層底拉應(yīng)力為主的層底彎拉破壞；半剛性基層瀝青路面表現(xiàn)為—以輪跡邊緣附近深1~5cm的壓應(yīng)力為主的剪切破壞(車轍)及輪外20c

5、m左右處深度7~12cm以壓應(yīng)力為主的剪切破壞（車轍）；剛性基層瀝青路面表現(xiàn)為—面層表面輪跡邊緣拉壓共生作用的剪切破壞(Top-Down裂紋)，其自上而下延伸擴(kuò)展；并對三種典型路面結(jié)構(gòu)破壞的面層材料強(qiáng)度做了分析，給出了材料強(qiáng)度范圍要求。
　　3)通過影響APPDI的材料參數(shù)內(nèi)聚力c和抗拉強(qiáng)度σt，分析了瀝青路面破壞與路面結(jié)構(gòu)組成的影響：拉-壓復(fù)合剪切狀態(tài)的存在，使得路面在疲勞荷載作用下，有兩種接近路面材料臨界物態(tài)線的方式。拉-壓復(fù)