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车辆冲击荷载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展

研究

车辆冲击荷载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展研究

摘要：

随着交通工具的不断发展和道路交通流量的增加，道路路面的疲劳

裂缝扩展问题成为了一个日益严重的研究领域。本文通过对车辆冲击荷

载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展进行研究，分析了载荷滞后效应、

循环荷载频率和温度变化对裂缝扩展的影响，并提出了一种改善和修复

路面裂缝的方法。

1.引言

道路路面是承受车辆冲击荷载的主要承载结构，长期以来一直是道

路工程中的一个重要研究领域。当车辆通过道路时，其轮胎与路面之间

会产生冲击力，这种冲击力会导致路面产生裂缝，并且随着车辆的经过

会逐渐扩展，从而影响道路的使用寿命和安全性能。

2.路面疲劳裂缝扩展机理

疲劳裂缝在道路路面中的扩展过程与循环荷载作用下材料的变形和

损伤有关。循环荷载会引起路面材料中的微观损伤，当循环荷载的应力

集中位置达到一定的程度时，就会发生裂缝的扩展。裂缝的扩展过程可

以用Paris公式进行描述，即dc/da=C*(△K)^x，其中dc/da代表单位

时间内裂缝长度的增加，C是一个常数，△K代表裂缝尖端的应力强度因

子范围，x是一个与材料性质有关的指数。

3.载荷滞后效应对裂缝扩展的影响

载荷滞后是指循环荷载引起的应力和应变在周期内不能完全恢复到

初始状态的现象。研究表明，载荷滞后效应会使裂缝扩展速度增加，从

而加剧路面的损伤程度。

4.循环荷载频率对裂缝扩展的影响

循环荷载频率对裂缝扩展具有显著的影响。当循环荷载频率较高时，

路面材料的变形速度和应力集中程度较大，从而导致裂缝扩展速度较快。

5.温度变化对裂缝扩展的影响

温度的变化会引起路面材料的收缩和膨胀，导致应力的变化。在高

温季节，路面材料容易因受热膨胀而产生裂缝；而在低温季节，由于受

冷收缩，裂缝扩展速度加快。

6.改善和修复路面裂缝的方法

为提高路面的使用寿命和安全性能，需要采取一些改善和修复路面

裂缝的方法。常用的方法包括施工时的合理设计和材料选择、裂缝预防

措施、合适的养护措施和及时的维修补充。

7.结论

本文通过对车辆冲击荷载作用下水泥混凝土路面疲劳裂缝扩展进行

研究，分析了载荷滞后效应、循环荷载频率和温度变化对裂缝扩展的影

响，并提出了一种改善和修复路面裂缝的方法。进一步的研究可以对其

他影响因素进行深入探讨，并寻找更有效的方法来延长道路路面的使用

寿命和提高安全性能。

参考文献：

[1]BrownT,MoorhouseTG.Theeffectofhumidityonthefatigue,

undrainedstrainandvolumetricchangesofbituminousmaterials.[J].

ProceedingsoftheInstitutionofCivilEngineers-MunicipalEngineer,

1971,50(3):25-44.

[2]BehniaA,HarveyJ,DilmaghaniR.Fatigueperformanceofhot

mixasphalt:theeffectofaggregatecharacteristics[J].RoadMaterials

andPavementDesign,2003,4(2):149-174.

[3]HerradorMA,PartlMN.Analysisofthebehaviourofachip

sealunderrollingwheeltestingusingviscoelasticity[J].Construction

andBuildingMaterials,2008,22(2):191-199.