瀝青路面Top-Down裂紋形成機理.pdf

1、瀝青路面自上而下(Top-Down)疲勞裂紋是柔性基層路面的破損形式之一,由于溫度氣候引起的應(yīng)力和重復(fù)交通荷載作用下,瀝青路面中的出現(xiàn)的最開始的微觀裂紋不斷產(chǎn)生新的裂紋最終導(dǎo)致整體路面結(jié)構(gòu)的破損。通過研究探索自上而下裂縫的萌生和擴展機理,對提高混合料的配合比設(shè)計和實現(xiàn)長壽命瀝青路面理念具有很重要意義。
　　本文設(shè)計了瀝青混合料小梁的三點彎曲疲勞試驗,通過在小梁底部預(yù)切口(半圓形切口),使小梁在重復(fù)荷載作用下發(fā)生復(fù)合裂紋的萌生、擴展

2、,試驗記錄裂紋萌生、擴展時程,包括小梁切口附近的應(yīng)變、撓度,裂紋萌生壽命、長度,階段裂紋方向、長度以及不同長度對應(yīng)的荷載周次來模擬多裂紋的相互影響。實驗分析得出以下結(jié)論,距離加載中心越近與應(yīng)力水平的增加,裂紋的疲勞壽命顯著下降。通過預(yù)切半圓切口偏離中心加載點距離的小梁的模擬多裂紋擴展性為的實驗來探討Top-Down裂縫也具有實在意義,復(fù)合型裂紋的擴展行為會明顯出現(xiàn)在裂紋擴展過程中,跟實際路面 Top-Down裂縫的情況相符,并且一些集料

3、會改變裂紋擴展的路徑。
　　針對瀝青路面的Top-Down裂紋破壞,考慮瀝青混合料的粘彈材料屬性,基于以耗散蠕變應(yīng)變能為指標(biāo)的瀝青混合料斷裂力學(xué)理論,利用無網(wǎng)格伽遼金/有限元耦合數(shù)值方法,建立瀝青路面 Top-Down裂紋的萌生和擴展物理仿真模型,研究瀝青路面自上而下裂紋開裂機理。通過對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)化分析,探求滿足長壽命理念的瀝青路面設(shè)計控制參數(shù),限制Top-Down裂紋在設(shè)計壽命期進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層,為實現(xiàn)長壽命瀝青路面混合料選