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沥青路面长寿命微罩面层间耐久性数值模拟研究

发布时间:2019-06-04 05:08
【摘要】:路面预防性养护技术发展迅速,包括我国在内的各国沥青路面预防性养护技术在延长道路使用寿命、降低大修投入方面取得了很多成果。但是由于各类预防性养护技术在应用上仍存在很多不足以及延长路面使用寿命效果仍不明显的特点,应运而生的长寿命微罩面技术则具有寿命长、足够层间结合耐久性来解决预防性养护所遇到的此类问题。本文以长寿命微罩面(Long-life Micro Overlay简称LLMO)为研究对象,建立层间数值分析模型,分析微罩面实施后,在不同荷载状况作用下微罩面-路面层间以及层内应力、层间损伤规律,并与层间连续模型计算结果对比,验证所建立模型合理性;在此基础上预估微罩面-路面层间和沥青薄层罩面-路面层间剪切疲劳寿命。主要研究内容如下:(1)对比分析了不同层间结合模型与层间耐久性研究方法,对适用于沥青混凝土界面的内聚力模型进行研究,进而引入基于渐进损伤理论的层间脱层失效模型;将该模型应用于实验室直剪试验模拟,并根据已有文献资料进行验证。(2)使用ABAQUS有限元软件建立了基于脱层失效理论的层间粘结界面(surface-based cohesive behavior)模型,用于模拟微罩面实施后的层间接触情况,研究标准轴载作用下的结构层内、层间应力变化规律与层间损伤形式及规律,与层间连续模型对比验证了层间粘结界面模型的合理性;分析了不同荷载状况的路面结构层内、层间应力与层间损伤形式及规律。(3)在中等交通重复荷载作用下,研究了微罩面-既有沥青路面层间因剪切疲劳作用而导致的层间结合力丧失的破坏模式,建立了基于脱层失效理论的层间粘结界面模型,进行层间剪切疲劳分析。结果表明加载时间内未发生脱层破坏,与微罩面的实际使用寿命相符合。另外,建立了沥青薄层罩面-既有沥青路面层间模型,进行层间剪切疲劳寿命预估,其使用寿命为3.6年,远远低于微罩面使用寿命。(4)对于城镇道路路面,参照有关容许抗剪强度验算公式,给出了路面结构层--加铺层层间剪切疲劳寿命的计算公式,分别得到重复荷载作用下,微罩面-路面层间、沥青薄层罩面-路面层间剪切疲劳寿命。
[Abstract]:With the rapid development of pavement preventive maintenance technology, asphalt pavement preventive maintenance technology in various countries, including our country, has made a lot of achievements in prolonging the service life of the road and reducing the investment of overhaul. However, due to the fact that there are still many shortcomings in the application of all kinds of preventive maintenance technologies and the effect of prolonging the service life of pavement is still not obvious, the long life micro overlay technology, which emerges as the times require, has a long life. Enough interlayer combination durability to solve this kind of problem of preventive maintenance. In this paper, the long life micro overlay (LLMO) is taken as the research object, and the interlaminar numerical analysis model is established to analyze the stress and damage law between the micro overlay and the pavement under different load conditions. Compared with the calculation results of the interlayer continuous model, the rationality of the established model is verified. On this basis, the shear fatigue life of micro-overlay-pavement interlayer and asphalt thin-layer overlay-pavement interlaminar shear fatigue life is estimated. The main research contents are as follows: (1) different interlaminar bonding models and interlaminar durability research methods are compared and analyzed, and the cohesion model suitable for asphalt concrete interface is studied. Then the failure model of interlaminar delamination based on progressive damage theory is introduced. The model is applied to the simulation of direct shear test in laboratory and verified according to the existing literature. (2) the interlaminar bond interface (surface-based cohesive behavior) model) based on delamination failure theory is established by using ABAQUS finite element software. It is used to simulate the interlaminar contact after the implementation of microoverlay, to study the variation of interlaminar stress and the form and law of interlaminar damage in the structural layer under standard axial load, and to verify the rationality of the interlaminar bond interface model compared with the interlaminar continuous model. The forms and laws of interlaminar stress and interlaminar damage in pavement structure with different load conditions are analyzed. (3) under the action of medium traffic repeated load, The failure mode of interlaminar bonding force loss caused by shear fatigue between microoverlay and existing asphalt pavement is studied. An interlaminar bond interface model based on delamination failure theory is established to analyze interlaminar shear fatigue. The results show that there is no delamination failure during the loading time, which is consistent with the actual service life of the microcover. In addition, the interlaminar model of asphalt thin layer overlay and existing asphalt pavement is established, and the service life of interlaminar shear fatigue life is 3.6 years, which is much lower than that of micro overlay. (4) for urban road surface, Referring to the checking formula of allowable shear strength, the calculation formula of shear fatigue life between pavement structure layer and overlay layer is given, and the micro overlay and pavement layer under repeated load are obtained respectively. Asphalt thin layer overlay-pavement interlaminar shear fatigue life.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U416.217

【参考文献】

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本文编号:2492491

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