基于擴展有限元的瀝青路面半剛性基層反射裂縫擴展模擬分析.pdf

1、目前我國瀝青路面半剛性基層材料主要是水硬性結合料處治的穩(wěn)定碎礫石基層材料，由于外界因素的影響以及筑路材料本身的特性，半剛性基層極易產(chǎn)生初始裂縫。基層一旦開裂，在交通荷載、溫濕度變化以及其他因素作用下，裂縫尖端產(chǎn)生應力集中，導致裂縫向面層方向擴展，進而加速路面結構的破壞進程，嚴重影響瀝青路面結構的長期使用性能及使用壽命。因此，對半剛性基層反射裂縫的擴展研究具有重要的理論意義和工程價值。
　　對于半剛性基層反射裂縫擴展的問題，既有研究

2、大多只考慮了交通荷載的影響，也有少部分研究了溫度的影響，但對于交通荷載和溫度共同作用下的研究極少;另一方面，既有研究大多采用傳統(tǒng)有限元的數(shù)值模擬方法，此方法在計算精度等方面存在嚴重的缺陷;并且，既有研究均以摩擦系數(shù)表征層間接觸狀態(tài)，此方法僅能模擬靜態(tài)的接觸狀態(tài);此外，既有研究中對于瀝青混合料本構，大多采用線彈性，少部分采用靜粘彈性，極少部分采用動態(tài)模量但沒有同時考慮加載頻率和溫度的影響。
　　鑒于以上分析，本文著眼于擴展有限元法在

3、模擬裂縫擴展類問題的優(yōu)勢，利用ABAQUS軟件及其XFEM模塊，瀝青混合料采用考慮受加載頻率和溫度影響的動態(tài)模量，并基于漸進損傷的脫層失效理論模擬基面層之間動態(tài)的層間接觸狀態(tài)，分析了瀝青路面半剛性基層反射裂縫的擴展，主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用ABAQUS軟件及其XFEM模塊，采用瀝青混合料受加載頻率和溫度影響的動態(tài)模量本構，考慮反射裂縫擴展至面層和未擴展至面層兩種狀態(tài)，建立了瀝青路面半剛性基層反射裂縫擴展的三維擴展有限元模型。

4、
　　(2)分析交通荷載單獨作用下半剛性基層反射裂縫的擴展，研究了動載作用下各種影響因素對基層反射裂縫擴展的影響，并基于漸進損傷的脫層理論研究了基面層間的結合狀態(tài)對反射裂縫擴展的影響。
　　(3)分析溫度非周期性變化和周期性變化作用下半剛性基層反射裂縫的擴展，研究了溫度作用下各種影響因素對基層反射裂縫擴展的影響，并基于漸進損傷的脫層理論研究了基面層間的結合狀態(tài)對反射裂縫擴展的影響。
　　(4)分析交通荷載和溫度周期變化