基于抗裂的半柔性路面结构优化研究

发布时间：2023-02-10 20:54

　　半柔性材料(SFP)是一种在高连通空隙的基体沥青混合料中灌入特殊性能的水泥基灌浆材料复合组成的路面材料,具有较高的承载能力,抗车辙特性突出。工程上作为一种修补沥青路面车辙的手段已大量运用在道路交叉口、公交站台、等重载交通路段,具有十分广阔的应用前景。然而,相比沥青路面,半柔性路面材料具有较大的刚度,存在易开裂的问题,制约了其大规模的推广运用。因此,本文依托高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金,针对半柔性路面材料易开裂的问题,设计完成了三种不同母体半柔性混合料的半圆弯曲实验,获得其断裂参数。并借助断裂力学中的断裂理论,对半柔性材料的断裂过程和结构抗裂优化进行了模拟分析研究。论文借助断裂力学中断裂能、断裂韧度等评判材料抗裂性能实验指标,从能量的角度出发,设计了以带切口的半圆弯曲实验来评判材料抗裂性能实验方法。实验设计制作了以SBS改性沥青、SBS+MA100界面增强剂、SBS+MA100界面增强剂+纤维三种类型的大空隙母体沥青混合料的旋转压实试件,灌浆养生并切割成半柔性材料半圆试件。试件切口深度分别预制为8mm、12mm、15mm,切口宽度为2mm。实验分析了三种类型半柔性材料在室温(...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 论文技术路线
第二章 基于半圆弯曲实验的半柔性材料抗裂性能评价
    2.1 半圆弯曲试验方法与断裂性能评价指标
        2.1.1 半圆弯曲试验运用研究
        2.1.2 半圆弯曲实验评价指标研究
    2.2 半柔性材料半圆弯曲实验设计与制备
        2.2.1 半柔性混合料组成设计
        2.2.2 半圆弯曲试件的制作与实验设置
    2.3 半柔性材料半圆弯曲实验破坏形态与断裂过程分析
        2.3.1 半圆弯曲试验断裂形态分析
        2.3.2 半圆弯曲试验断裂过程分析
    2.4 半柔性材料半圆弯曲实验结果分析
        2.4.1 半圆弯曲实验最大破坏荷载和破坏位移分析
        2.4.2 半圆弯曲实验断裂能和断裂韧度分析
    2.5 本章小结
第三章 基于半圆弯曲实验的半柔性材料模拟断裂分析
    3.1 半圆弯曲实验拓展有限元模拟
        3.1.1 拓展有限元方法简介和分析步骤
        3.1.2 半柔性材料半圆试件有限元几何模型构建
        3.1.3 SFP半圆弯曲实验有限元模拟初始材料参数输入
    3.2 半圆弯曲实验拓展有限元模拟结果分析
        3.2.1 SCB有限元断裂模拟荷载-位移曲线分析
        3.2.2 SCB有限元断裂模拟材料参数优化匹配
    3.3 本章小结
第四章 交通荷载作用下半柔性路面裂缝拓展研究与结构优化
    4.1 断裂力学的基本理论
        4.1.1 基本裂缝类型
        4.1.2 应力强度因子断裂理论
    4.2 Abaqus力学分析模型的建立
        4.2.1 移动荷载场的定义
        4.2.2 拓展有限元模型构建
        4.2.3 模型材料参数的定义
        4.2.4 模型计算点位的选择
    4.3 移动荷载作用下裂缝拓展影响因素研究
        4.3.1 不同面层厚度组合形式对裂缝拓展的影响
        4.3.2 不同沥青层模量对裂缝拓展的影响
        4.3.3 不同土基模量对裂缝拓展的影响
        4.3.4 荷载场对裂缝拓展的影响
        4.3.5 基于灰色关联理论的的影响因素分析
    4.4 本章小结
第五章 半柔性路面结构工程运用与病害调研分析
    5.1 半柔性路面工程运用状况调研
        5.1.1 半柔性路面病害调研
        5.1.2 半柔性路面裂缝形式分析
    5.2 不同工况下半柔性路面调研结果分析
        5.2.1 不同半柔性路面面层厚度开裂率对比
        5.2.2 不同地区半柔性路面面层开裂率比对
    5.3 本章小节
第六章 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 进一步研究建议
参考文献
致谢



本文编号：3739894