[博士]基于損傷力學(xué)的瀝青路面疲勞損傷研究

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　　[博士]基于損傷力學(xué)的瀝青路面疲勞損傷研究　　學(xué)科專業(yè):道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：東南大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　我國公路建設(shè)中廣泛運用的半剛性基層瀝青路面早期破壞嚴(yán)重，路面的實際使用壽命低于設(shè)計壽命。目前大量出現(xiàn)的損壞是現(xiàn)行理論和規(guī)范所無法解釋的，路面實踐中所暴露的大量問題促使應(yīng)對路面分析設(shè)計理論進(jìn)行反思。本文運用疲勞損傷有限元方法分析半剛性基層瀝青路面在交通荷載與溫度荷載下的疲勞損傷行為與疲勞壽命，旨在真正揭示半剛性基層瀝青路面的疲勞破壞機(jī)理，為半剛性基層瀝青路面的設(shè)計與施工提供理論依據(jù)。同時，基于疲勞損傷的研究方法，對長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行探討?！　? 首先依據(jù)基于Chaboche非線性疲勞損傷模型推導(dǎo)的矩形截面梁的應(yīng)力、應(yīng)變、損傷度以及疲勞壽命等之間的關(guān)系以及相關(guān)試驗結(jié)果，確定了瀝青混合料、水泥穩(wěn)定碎石、二灰土三種路面材料的疲勞損傷演化方程指數(shù)，分析了三種材料的疲勞損傷演化規(guī)律和疲勞壽命?！　? 其次利用有限元與疲勞損傷理論分析出疲勞損傷有限元實現(xiàn)方法，并利用ABAQUS有限元軟件、FORTRAN程序語言和疲勞損傷分析流程圖，編制了考慮疲勞損傷的材料子程序，實現(xiàn)了全禍合的疲勞損傷有限元分析?！　? 接著利用疲勞損傷有限元方法分別基于兩種不同疲勞損傷模型分析了交通荷載下半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞損傷行為，即損傷度在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的空間分布與隨時間的演化規(guī)律、水平正應(yīng)力與水平正應(yīng)變在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的空間分布與隨時間的演化規(guī)律、路表彎沉隨時間改變的規(guī)律，以及路面結(jié)構(gòu)參數(shù)與接觸條件對損傷度、水平正應(yīng)力、路表彎沉的影響。同時基于損傷度的概念確定了半剛性基層瀝青路面在車輛荷載下的裂紋形成疲勞壽命以及結(jié)構(gòu)參數(shù)與接觸條件等對裂紋形成疲勞壽命的影響。分析過程中對兩種模型的計算結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)非線性模型更能體現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)的損傷演化過程?！　? 然后利用疲勞損傷有限元方法分別基于兩種不同疲勞損傷模型分析了溫度荷載下半剛性基層瀝青路面面層結(jié)構(gòu)的疲勞損傷行為，即損傷度的分布與演化規(guī)律、水平正應(yīng)力的分布與演化規(guī)律，以及面層結(jié)構(gòu)參數(shù)與溫度參數(shù)對相關(guān)量的影響。并基于損傷度的概念分析了溫度荷載作用下瀝青面層裂紋形成疲勞壽命，以及面層結(jié)構(gòu)參數(shù)與溫度參數(shù)對裂紋形成疲勞壽命的影響。分析過程中對兩種分析模型的計算結(jié)果進(jìn)行了比較.　　最后運用疲勞損傷有限元方法，分析了瀝青穩(wěn)定碎石與水泥穩(wěn)定碎石基于應(yīng)力的疲勞極限，并于此初步建立了長壽命瀝青結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

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