沥青路面疲劳损伤特性与抗疲劳破坏的措施与方法研究.doc

交通部重点科技项目 沥青路面疲劳损伤特性及抗 疲劳破坏的措施与方法研究 长沙理工大学 周志刚教授、博导  一、课题主要研究内容  二、主要研究成果 1、各向同性弹性损伤理论研究  2、沥青混合料疲劳损伤特性试验研究  3、沥青路面抗疲劳破坏措施及方法研究  4、路面结构疲劳损伤理论的试验路验证  三、各向同性弹性损伤理论研究 1、应变等效假设与经典损伤理论  2、不可逆热力学基本控制方程  3、损伤本构关系的热力学推导  4、分析  5、损伤效应函数 2 Mm(D) 1 0.8 1 0.6 Ml(D), V=1/3 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 损伤变量D 曲线1: Ml(D)=Mm(D)=(1-D)/(1+2D) 曲线2: 应变等效假设结 果,Ml(D)=Mm(D)=(1-D)  1 * ?=1/3 ? ? 1 c 0.8 (D ) 4 ? 0.6 (D ), M 0.4 ? M 3 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 损伤变量D 曲线3: M (D )=4/[(4+3?D )(1+3?D )] ? 曲线4: M ?(D )=4/(4+3?D)  6、耗散势与损伤演化方程  四、沥青混合料疲劳过程的损伤力学分析  1、根据损伤力学理论推导传统疲劳经验公式  2、特征单元失效模式与疲劳裂纹的扩展  3、疲劳过程中的刚度衰减与位移变化规律 EI  3 2.5 实验数据点 V(N)/V(0) 2 计算曲线 1.5 1 0.5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 N / Ncr  4、研究结论  五、沥青混合料疲劳损伤特性的试验 研究 1、Burgers粘弹性模型应用于沥青混合料疲劳特 性分析  2 、 沥 青 混 合 料 低 温 低 频疲劳特性研究  六、沥青路面抗疲劳破坏的措施与 方法研究 1、常用抗裂措施  2、加铺土工合成材料夹层对于沥青面层力学特性  的改善  -0.1 路 表 0.0 0.1 0.2 b 0.3 / H 0.4 0.5 a 格 栅在层 间 Y 0.6 b 格 栅在离 路 表 2 c m 处 0.7 c d c 格 栅在离 层 间 2 c m 处 0.8 d 无 格 栅 0.9 面层 底 1.0 a 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 x 向 应 力 ( M P a )  6 5 Eg=0 MN/m 4 Eg=2 MN/m 3 Eg=5 MN/m 温度应力(MPa) Eg=10MN/m 2 Eg=15MN/m 1 Eg=20MN/m 0 Eg=25MN/m -1 -2 -3 -4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24  时刻(h)  6