循環(huán)低溫環(huán)境下瀝青路面溫度應(yīng)力分析.pdf

1、瀝青路面在溫度降低時會出現(xiàn)開裂，這種低溫裂縫一直都是我國北方地區(qū)道路的主要病害形式，即使是在有著相對溫和氣候的長江流域，當降溫的速率很快時，面層也會因為應(yīng)力松弛能力不足而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。但是，到目前為止我國現(xiàn)行的公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范中依然缺少合理的方法予以控制。一方面，瀝青路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，材料參數(shù)的選取完全按照規(guī)范的要求采用均勻模量進行計算分析，這是很不合理的，因為實際上，瀝青混合料是一種環(huán)境敏感性材料，任何外界環(huán)境的變化都可能導(dǎo)致材料

2、參數(shù)在路面深度方向上的不均勻變化，所以在常規(guī)的路面設(shè)計和力學計算中，認為材料參數(shù)始終均勻的計算方法跟實際路面的使用情況有很大差距。另一方面，對于層間接觸狀態(tài)等結(jié)構(gòu)因素對路面溫度應(yīng)力的影響這一點國內(nèi)外尚未開展系統(tǒng)的研究工作。所以建立合適的模型分析瀝青路面結(jié)構(gòu)在循環(huán)低溫荷載作用下的溫度應(yīng)力，對于完善瀝青路面的低溫抗裂設(shè)計方法具有十分重要的意義。
　　首先，本文研究了在循環(huán)低溫環(huán)境下用狀態(tài)空間法解彈性地基上的冰雪路面溫度應(yīng)力問題，此時在

3、路面橫向上溫度會呈現(xiàn)非均勻分布，并進行參數(shù)分析，結(jié)果表明在低溫環(huán)境下路面結(jié)構(gòu)會受到很大的拉應(yīng)力，當溫度應(yīng)力達到材料的抗拉強度時路面結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生低溫收縮裂縫;并且由于一天內(nèi)晝夜溫差大導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)在不同時刻受到不同的拉應(yīng)力，當這種溫度變化出現(xiàn)日循環(huán)、年循環(huán)時，即路面溫度反復(fù)升降就會引起溫度疲勞裂縫，越是接近表面的路面結(jié)構(gòu)層越容易受到路面溫度反復(fù)升降的影響，更容易出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。
　　其次，在考慮路面結(jié)構(gòu)層間弱粘結(jié)的前提下研究了功能梯

4、度路面模型各結(jié)構(gòu)層在溫度荷載作用下的靜力問題，用一線性彈性模型描述粘結(jié)面的非完美性，通過數(shù)值算例，分析了粘結(jié)面的非完美性對路面結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的影響，并將考慮層間弱粘結(jié)和不考慮層間弱粘結(jié)的路面模型進行了對比分析，另一方面還對比了考慮材料梯度特性的路面模型和不考慮材料梯度特性的計算結(jié)果。結(jié)果表明，采用不考慮柔度系數(shù)的路面模型進行溫度應(yīng)力評估時很可能會低估路面承受的拉應(yīng)力導(dǎo)致路面提早開裂，采用傳統(tǒng)的均勻模型進行路面溫度應(yīng)力評價時有可能會出現(xiàn)實際

5、未裂但被認為已經(jīng)開裂的誤診現(xiàn)象。
　　最后，本文研究了當?shù)蜏睾奢d均勻分布時，路面結(jié)構(gòu)層的溫度應(yīng)力分布狀況。研究結(jié)果表明，路面不同深度處溫度的變化主要是由周期性交化的環(huán)境因素造成的，而且熱量在傳遞的過程中伴隨著能量的衰減。
　　面層的溫度應(yīng)力會隨著地基等效模量參數(shù)的增大而增大，最后趨于一個穩(wěn)定值，我們在計算地基時應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇地基的等效剪切模量參數(shù)和等效彈簧模量參數(shù)，以免造成計算出的路面結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力與實際值相差太大，從