基于內(nèi)聚力模型的瀝青路面斷裂研究.pdf

1、裂縫是世界各國瀝青路面使用中均會遇到的主要病害之一，嚴(yán)重地影響了瀝青路面的使用性能和服務(wù)壽命。因此，研究瀝青路面裂縫的形成和擴(kuò)展問題對于防治和延緩路面的開裂具有重要意義。
　　 針對瀝青混凝土的斷裂特征，提出使用內(nèi)聚力模型(cohesive zone model，簡稱CZM)研究瀝青混凝土的斷裂行為。分析了有限元軟件ABAQUS中的兩種內(nèi)聚力模型的本構(gòu)關(guān)系，通過模擬瀝青混凝土的單邊開口梁I型斷裂試驗(yàn)選擇了雙線性內(nèi)聚力模型，并且修

2、正了模型參數(shù)和討論了模型參數(shù)對數(shù)值模擬結(jié)果的影響。
　　 利用修正參數(shù)后的雙線性CZM模擬了瀝青混合料的劈裂試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了這種雙線性模型模擬瀝青混凝土斷裂行為的有效性，分析了劈裂試驗(yàn)過程中試件的應(yīng)力分布、損傷規(guī)律和裂縫的形成與擴(kuò)展。結(jié)果表明：劈裂試件縱軸上兩端為壓應(yīng)力，中間為拉應(yīng)力，且試件兩端產(chǎn)生了顯著的壓應(yīng)力集中；縱軸上損傷區(qū)域的損傷值隨著荷載的增加而增加，并且損傷長度也逐漸增加；縱軸中間區(qū)域的損傷值達(dá)到1時(shí)，相應(yīng)的部位就

3、會產(chǎn)生宏觀裂縫，而后裂縫向兩端擴(kuò)展，但擴(kuò)展速率逐漸減小。
　　 使用雙線性CZM模擬了瀝青路面的低溫縮裂過程。研究表明：隨著溫度的降低，瀝青面層經(jīng)歷了從材料損傷到斷裂的過程；在降溫幅度較小時(shí)，瀝青路面雖然沒有形成宏觀裂縫，但是路表附近的路面材料已經(jīng)經(jīng)歷了一定程度的損傷；當(dāng)降溫幅度達(dá)到一定值時(shí)，瀝青面層頂端就會產(chǎn)生宏觀裂縫并擴(kuò)展至面層底部。討論了面層結(jié)構(gòu)參數(shù)和CZM模型參數(shù)以及瀝青面層和半剛性基層的接觸狀態(tài)對瀝青路面低溫縮裂的影響

4、。
　　 使用雙線性CZM模擬了半剛性基層瀝青路面由于溫度降低引起的反射裂縫。研究表明，在路表降溫幅度達(dá)到一定程度時(shí)，半剛性基層裂縫對應(yīng)的瀝青面層底部會產(chǎn)生一定程度的損傷或者斷裂。討論了瀝青面層的厚度、模量和溫度收縮系數(shù)以及半剛性基層的模量和溫度收縮系數(shù)對反射裂縫的影響。研究顯示，增加瀝青面層的厚度以及控制半剛性基層的模量和溫度收縮系數(shù)可以有效地防止或延緩面層中反射裂縫的產(chǎn)生。
　　 使用雙線性CZM模擬了舊水泥路面加鋪