環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂參數(shù)及斷裂能研究.pdf

1、環(huán)氧瀝青混凝土作為優(yōu)良的鋼橋面鋪裝層材料，正被越來越多地用于大跨徑鋼箱梁橋，如何預(yù)防和維護(hù)病害、降低鋪裝病害對(duì)行車和橋面板的不利影響以提高使用壽命是值得深究的課題。大量實(shí)橋調(diào)查和理論分析結(jié)果表明開裂是鋼橋面鋪裝最常見的病害形式，因此環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層裂縫的啟裂及擴(kuò)展機(jī)理、鋪裝的剩余壽命等損傷斷裂力學(xué)問題成為學(xué)術(shù)界和工程界關(guān)注的焦點(diǎn)，而研究這些問題的基礎(chǔ)則是材料的基本斷裂參數(shù)。 與金屬和水泥混凝土材料不同，環(huán)氧瀝青混凝土是一種熱

2、固性的溫度敏感的復(fù)合材料，其斷裂特性與溫度密切相關(guān)，目前鮮有針對(duì)這類特殊材料的斷裂力學(xué)研究。本文基于國家自然基金“鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層疲勞損傷與壽命預(yù)估研究”(基金編號(hào)：50578038)項(xiàng)目，從斷裂力學(xué)的基本理論入手，分析了裂縫尖端的應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)和位移場(chǎng)參數(shù)，采用試驗(yàn)的方法，研究了環(huán)氧瀝青混凝土材料在不同溫度和不同縫高比下的斷裂韌性K<,IC>、臨界裂縫尖端張開位移(CTODc)、J積分臨界值J<,C>，并在此基礎(chǔ)上提出了適用于環(huán)

3、氧瀝青混凝土的K-J聯(lián)合斷裂判據(jù)。同時(shí)基于虛擬裂縫模型理論，通過試驗(yàn)得到了環(huán)氧瀝青混凝土在不同溫度和不同縫高比下的斷裂能G<,F>。首次將水泥混凝土中比較成熟的雙K斷裂參數(shù)理論引用到環(huán)氧瀝青混凝土中，探討了其在環(huán)氧瀝青混凝土材料中的適用性。 研究表明，溫度對(duì)環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂特性影響明顯，溫度不同，環(huán)氧瀝青混凝土的斷裂模式不同，同時(shí)縫高比對(duì)斷裂參數(shù)也有不同程度的影響。(1)固定縫高比，隨著溫度升高，KIc逐漸減小，CTODc逐

4、漸增大，但Jc則呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；固定溫度，隨著縫高比增大，KIc和Jc基本不變化，CTODc則逐漸減小。(2)固定縫高比，隨著溫度升高，斷裂能G<,F>先增大后減??；固定溫度，隨著縫高比增大，斷裂能G<,F>減小。(3)提出了適用于環(huán)氧瀝青混凝土的K-J聯(lián)合斷裂判據(jù)，即當(dāng)溫度低于5℃時(shí)采用斷裂韌性作為斷裂判據(jù)，當(dāng)溫度高于5℃時(shí)采用J積分參數(shù)作為斷裂判據(jù)。(4)當(dāng)環(huán)氧瀝青混凝土在一定溫度條件下表現(xiàn)出和水泥混凝土相似的力學(xué)性質(zhì)時(shí)，雙