基于斷裂力學理論的路面界面性能研究.pdf

1、我國現(xiàn)行的路面結構設計理論是建立在彈性層狀體系理論基礎上，將路面結構看作由若干個具有一定厚度的彈性層組合而成，對于層間的接觸情況通常假定為連續(xù)或滑動，沒有考慮不連續(xù)的界面狀態(tài)對路面結構受力情況的影響。而對于承受來自表面層車輛荷載作用的路面來說，界面的破壞意味著結構傳力模式被打破，路面的受力狀態(tài)將十分不利，是導致路面破壞的直接原因。本文應用理論與試驗相結合的方法研究路面界面性能，基于復合材料界面斷裂力學和粘彈性力學建立路面結構界面理論分析

2、模型，并借由試驗手段探討增強路面界面性能的途徑。研究主要從以下幾個方面進行:
　　1、將復合材料界面斷裂力學應用于公路路面，針對長久以來強基薄面的路面結構現(xiàn)狀，將含界面裂紋路面性能的研究簡化為文克爾地基上含界面裂紋層合結構應力場的分析。裂紋存在于面層、基層界面，考慮兩種典型的基底邊界條件:水平向自由滑動與固定，利用傅里葉積分變換將位移控制方程轉化為裂紋處位錯密度函數的Cauchy型奇異積分方程，借助留數定理和切比雪夫多項式求解方程

3、，推導出含界面裂紋彈性路面應力位移場的顯式解析表達式，給出隨路面結構層參數變化的應力強度因子的數值解答，提出基于界面性能的路面材料和結構設計建議。并通過參數退化的方法驗證理論公式的正確性。
　　2、考慮公路路面的粘彈性屬性，將面層簡化為線粘彈性材料，通過相應原理將含界面裂紋粘彈性路面應力位移場的求解轉化為Laplace空間中相應彈性問題的解答，借助Laplace反演公式建立時間域內應力位移場表達式，借由德賓法給出裂紋尖端復應力強度

4、因子模數時間域內的數值解答，提出基于模量衰減幅度的面層、基層材料組合建議。并通過退化為彈性解答的方法對理論公式加以驗證。
　　3、進行路面材料性能試驗，包括車轍、低溫劈裂和浸水馬歇爾試驗，測試研究所用材料的基本屬性和瀝青混合料配合比設計的合理性，為進行路面結構的界面試驗做準備。
　　4、結合路面芯樣測試實際路面的界面性能，同時驗證自制模具及試件成型方法的適用性。進行Boni纖維瀝青混凝土路面界面剪切疲勞試驗，研究組成界面的相