基于斷裂力學(xué)理論的路面界面性能研究.pdf

1、我國(guó)現(xiàn)行的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論是建立在彈性層狀體系理論基礎(chǔ)上，將路面結(jié)構(gòu)看作由若干個(gè)具有一定厚度的彈性層組合而成，對(duì)于層間的接觸情況通常假定為連續(xù)或滑動(dòng)，沒(méi)有考慮不連續(xù)的界面狀態(tài)對(duì)路面結(jié)構(gòu)受力情況的影響。而對(duì)于承受來(lái)自表面層車輛荷載作用的路面來(lái)說(shuō)，界面的破壞意味著結(jié)構(gòu)傳力模式被打破，路面的受力狀態(tài)將十分不利，是導(dǎo)致路面破壞的直接原因。本文應(yīng)用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究路面界面性能，基于復(fù)合材料界面斷裂力學(xué)和粘彈性力學(xué)建立路面結(jié)構(gòu)界面理論分析

2、模型，并借由試驗(yàn)手段探討增強(qiáng)路面界面性能的途徑。研究主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:
　　1、將復(fù)合材料界面斷裂力學(xué)應(yīng)用于公路路面，針對(duì)長(zhǎng)久以來(lái)強(qiáng)基薄面的路面結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，將含界面裂紋路面性能的研究簡(jiǎn)化為文克爾地基上含界面裂紋層合結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)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(dòng)與固定，利用傅里葉積分變換將位移控制方程轉(zhuǎn)化為裂紋處位錯(cuò)密度函數(shù)的Cauchy型奇異積分方程，借助留數(shù)定理和切比雪夫多項(xiàng)式求解方程

3、，推導(dǎo)出含界面裂紋彈性路面應(yīng)力位移場(chǎng)的顯式解析表達(dá)式，給出隨路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)變化的應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值解答，提出基于界面性能的路面材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議。并通過(guò)參數(shù)退化的方法驗(yàn)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(jiǎn)化為線粘彈性材料，通過(guò)相應(yīng)原理將含界面裂紋粘彈性路面應(yīng)力位移場(chǎng)的求解轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)aplace空間中相應(yīng)彈性問(wèn)題的解答，借助Laplace反演公式建立時(shí)間域內(nèi)應(yīng)力位移場(chǎng)表達(dá)式，借由德賓法給出裂紋尖端復(fù)應(yīng)力強(qiáng)度

4、因子模數(shù)時(shí)間域內(nèi)的數(shù)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(guò)退化為彈性解答的方法對(duì)理論公式加以驗(yàn)證。
　　3、進(jìn)行路面材料性能試驗(yàn)，包括車轍、低溫劈裂和浸水馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)試研究所用材料的基本屬性和瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的合理性，為進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)的界面試驗(yàn)做準(zhǔn)備。
　　4、結(jié)合路面芯樣測(cè)試實(shí)際路面的界面性能，同時(shí)驗(yàn)證自制模具及試件成型方法的適用性。進(jìn)行Boni纖維瀝青混凝土路面界面剪切疲勞試驗(yàn)，研究組成界面的相