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，進(jìn)一步驗證了這種雙線性模型模擬瀝青混凝土斷裂行為的有效性，分析了劈裂試驗過程中試件的應(yīng)力分布、損傷規(guī)律和裂縫的形成與擴展。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，相應(yīng)的部位就

3、會產(chǎn)生宏觀裂縫，而后裂縫向兩端擴展，但擴展速率逐漸減小。
　　 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，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，瀝青面層頂端就會產(chǎn)生宏觀裂縫并擴展至面層底部。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，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