大修方案对沥青路面反射裂缝扩展的影响

发布时间：2022-10-29 11:55

　　随着交通量的增大,重载车辆增多,以及温度、湿度等因素的影响,我国早期修建的路面开始大量存在不同程度的损坏。对损坏严重的路面进行大修养护将是今后公路发展的一个主要趋势,而路面损坏中最为常见的病害为路面开裂,因此,研究不同大修方案对沥青路面裂缝扩展和疲劳寿命的影响,对我国公路路面大修设计及方案选取具有重要意义。本文以兰南高速公路许平南段大修工程为依托,分析调查其裂缝主要开裂形式,并结合相关设计方案,利用ABAQUS有限元软件模拟分析反射裂缝的扩展。研究内容如下:首先建立路面结构的温度场模型,分析在温度单独作用下反射裂缝的扩展情况,研究大修方案选取中各因素对反射裂缝扩展的影响。其次在原有模型上增加车辆移动荷载作用,分析在温度和移动荷载共同作用下反射裂缝的扩展情况,研究各因素对反射裂缝扩展的影响。然后基于Paris裂缝疲劳模型研究各因素对沥青路面裂缝疲劳寿命的影响,并利用灰色关联度分析方法,对比分析不同因素同裂缝疲劳寿命的关联度。最后根据BP神经网络理论,分别建立铣刨中上面层和铣刨上面层的沥青路面裂缝疲劳寿命预测模型,并验证其准确性。研究结果表明:（1）温度单独作用下的裂缝形式为张拉型裂缝,温... 

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 沥青路面反射裂缝研究现状
        1.2.2 沥青路面裂缝疲劳寿命研究现状
        1.2.3 沥青路面防裂措施研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究的技术路线
第二章 沥青路面裂缝扩展基本理论
    2.1 断裂力学基本理论
        2.1.1 裂缝的分类
        2.1.2 裂缝尖端应力场和位移场
        2.1.3 应力强度因子求解
        2.1.4 裂缝尖端的奇异单元
    2.2 扩展有限元基本理论
        2.2.1 单位分解法
        2.2.2 水平集法
        2.2.3 扩展有限元法
        2.2.4 初始断裂准则
    2.3 传热学基本理论
        2.3.1 太阳辐射
        2.3.2 气温及对流热交换
        2.3.3 路面有效辐射
    2.4 沥青混合料粘弹性模型
        2.4.1 模型的本构特性
        2.4.2 时温等效原理—WLF方程
        2.4.3 广义的Prony级数
    2.5 本章小结
第三章 温度单独作用下反射裂缝扩展研究
    3.1 大修方案及依托工程
        3.1.1 沥青路面加铺方案
        3.1.2 沥青路面翻修方案
        3.1.3 依托工程及影响因素选取
    3.2 有限元力学分析模型建立
        3.2.1 计算模型概述
        3.2.2 模型材料参数确定
    3.3 路面温度场及裂缝扩展分析
        3.3.1 路面温度场计算
        3.3.2 温度应力作用下裂缝扩展分析
    3.4 铣刨回铺及加铺材料的影响
        3.4.1 中面层材料的影响
        3.4.2 上面层材料的影响
        3.4.3 加铺层材料的影响
    3.5 加铺层厚度对裂缝扩展的影响
    3.6 夹层材料设置对裂缝扩展的影响分析
        3.6.1 夹层模型建立
        3.6.2 夹层材料设置对裂缝扩展影响
    3.7 本章小结
第四章 温度和移动荷载共同作用下反射裂缝扩展研究
    4.1 路面移动荷载有限元模型
        4.1.1 移动荷载模型
        4.1.2 温度和移动荷载共同作用下反射裂缝扩展分析
    4.2 铣刨回铺及加铺材料的影响
        4.2.1 中面层材料的影响
        4.2.2 上面层材料的影响
        4.2.3 加铺层材料的影响
    4.3 加铺层厚度对裂缝扩展的影响
    4.4 夹层材料对裂缝扩展的影响
    4.5 本章小结
第五章 沥青路面反射裂缝疲劳寿命预估研究
    5.1 裂缝疲劳扩展理论
        5.1.1 裂缝疲劳扩展模型
        5.1.2 基本假定
    5.2 不同大修方案对裂缝疲劳寿命的影响
    5.3 铣刨中上面层各因素对裂缝疲劳寿命的影响
        5.3.1 中面层材料的影响
        5.3.2 上面层材料的影响
        5.3.3 加铺层材料的影响
        5.3.4 加铺层厚度的影响
        5.3.5 夹层材料设置的影响
    5.4 铣刨上面层各因素对裂缝疲劳寿命的影响
        5.4.1 上面层材料的影响
        5.4.2 加铺层材料的影响
        5.4.3 加铺层厚度的影响
        5.4.4 夹层材料设置的影响
    5.5 基于灰色关联理论的裂缝疲劳寿命影响因素分析
        5.5.1 灰色关联分析基本原理
        5.5.2 铣刨中上面层裂缝疲劳寿命关联度分析
        5.5.3 铣刨上面层裂缝疲劳寿命关联度分析
    5.6 基于BP神经网络裂缝疲劳寿命预测研究
        5.6.1 BP神经网络
        5.6.2 路面裂缝疲劳寿命预测模型构建
        5.6.3 BP神经网络预测结果
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
研究生期间发表论文及参加科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]半刚性基层沥青路面疲劳裂缝扩展与寿命预估研究[J]. 栾利强.  土木工程学报. 2017(09)
[2]基于有限元分析法在半刚性基层路面反射裂缝的研究[J]. 夏蕊芳.  公路工程. 2017(03)
[3]基于权函数法的沥青路面基-面层裂缝的扩展行为[J]. 李萍,毛昱,念腾飞,马科.  北京交通大学学报. 2017(03)
[4]沥青路面反射裂缝扩展有限元分析[J]. 胡蓉,王金昌,刘婕.  低温建筑技术. 2013(11)
[5]土工格栅对复合路面结构反射裂缝抑制作用的分析[J]. 余修平,蒋育红,姜守亮.  安徽工业大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]三向非均布移动荷载作用下沥青路面动力响应分析[J]. 董泽蛟,谭忆秋,欧进萍.  土木工程学报. 2013(06)
[7]抗裂贴层防治半刚性基层反射裂缝的力学性能研究[J]. 张鹏,汪德才,王清,郝铭明.  公路交通科技(应用技术版). 2012(10)
[8]SBS改性沥青应力吸收层防裂机理及其效果分析[J]. 袁玉卿,高丹盈,王选仓,周鑫.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2010(05)
[9]基于神经网络的沥青路面基层裂缝应力强度因子预测模型[J]. 王宏畅,李国芬,王元纲.  森林工程. 2010(04)
[10]基于疲劳及线收缩的沥青混合料低温性能研究[J]. 吴少鹏,刘聪慧,曹庭维,庞凌.  华中科技大学学报(城市科学版). 2008(04)

博士论文
[1]基于移动荷载和连续变温条件下沥青路面结构力学响应研究[D]. 张兰峰.长安大学 2018
[2]基于扩展有限元的沥青路面疲劳开裂行为的数值研究[D]. 金光来.东南大学 2015
[3]半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝扩展和疲劳寿命研究[D]. 徐华.广西大学 2012
[4]高寒地区沥青路面行为特性与设计方法研究[D]. 艾长发.西南交通大学 2008

硕士论文
[1]基于BP神经网络的北京市二手房交易价格预测研究[D]. 李圆圆.首都经济贸易大学 2018
[2]基于XFEM的半刚性基层沥青路面反射裂缝疲劳扩展研究[D]. 沈庆.湖南大学 2018
[3]长大纵坡沥青路面疲劳开裂分析[D]. 桑伟.兰州交通大学 2018
[4]基于扩展有限元的沥青路面半刚性基层反射裂缝扩展模拟分析[D]. 方俊.北京交通大学 2017
[5]含裂缝体沥青路面动力响应特性研究[D]. 葛辉.南京林业大学 2016
[6]复合式路面强加筋防裂夹层结构分析及性能研究[D]. 卢佳.重庆交通大学 2016
[7]半刚性基层沥青路面病害分析及防治研究[D]. 白鹏飞.郑州大学 2016
[8]重载条件下复合式路面防反技术研究[D]. 李汝凯.重庆交通大学 2015
[9]含界面裂隙的沥青混凝土路面疲劳寿命研究[D]. 张柯.重庆交通大学 2014
[10]高速公路沥青路面大修方案优选方法研究[D]. 吴瑞环.长安大学 2014



本文编号：3697641