飽和瀝青路面的粘彈性分析.pdf

1、水損害是瀝青混凝土路面最常見的病害之一。水損害的出現(xiàn)會(huì)引發(fā)多種路面質(zhì)量問題，從而嚴(yán)重影響路面使用性能和降低耐久性，因此瀝青路面水損害問題一直引起廣泛關(guān)注，成為科研和工程實(shí)踐的重要課題。本文針對路面水損害問題，應(yīng)用理論分析和數(shù)值模擬的方法研究飽和瀝青混凝土路面粘彈性動(dòng)、靜力學(xué)響應(yīng)，完成以下內(nèi)容:
　　 首先，在空間軸對稱坐標(biāo)系下，采用Laplace變換和Hankel變換方法，應(yīng)用粘彈性體的微分型本構(gòu)關(guān)系求解Biot固結(jié)方程和滲流連

2、續(xù)方程，得到了飽和粘彈性體系的應(yīng)力和位移的一般解。
　　 第二，依據(jù)表面和無窮遠(yuǎn)處的邊界條件，求出飽和粘彈性半空間體的應(yīng)力和位移的積分空間中顯式表達(dá)式，再采用德賓法和復(fù)化辛普森求積公式等數(shù)值方法進(jìn)行Laplace逆變換和Hankel逆變換。以聚酯纖維瀝青混凝土材料的Burgers模型為例，對超孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力和豎向位移進(jìn)行了算例分析。計(jì)算結(jié)果表明，聚酯纖維含量為0.20％的瀝青混合料具有超孔隙水壓力小、豎向有效應(yīng)力大、豎

3、向位移小等優(yōu)點(diǎn)，具有更強(qiáng)抗水損害能力。
　　 第三，依據(jù)層狀體系理論和邊界排水條件、層間接觸條件，針對雙層飽和粘彈性瀝青路面的四種不同情況:即表面排水與不排水條件下層間連續(xù)和滑動(dòng)接觸情況，推導(dǎo)出各層應(yīng)力、位移、超孔隙水壓力以及水流速度的表達(dá)式。并通過與有限元分析結(jié)果對比驗(yàn)證了本文公式的正確性。以Kelvin模型表征瀝青混凝土的粘彈性能，提供四種雙層路面結(jié)構(gòu)體系的超孔隙水壓力的計(jì)算實(shí)例。通過計(jì)算實(shí)例之間的對比，揭示了邊界排水條件與

4、層間接觸條件對于超孔隙水壓力的影響。
　　 第四，依據(jù)層狀體系理論和層間的接觸條件，推導(dǎo)出表面排水與不排水條件下的多層飽和粘彈性體系顯式解答。以Kelvin模型為例計(jì)算了中心對稱軸上的超孔隙水壓力。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)假設(shè)表面為不排水條件時(shí)，瀝青路面結(jié)構(gòu)中的超孔隙水壓力值要大于排水路面。
　　 最后，依據(jù)瀝青混合料的蠕變試驗(yàn)結(jié)果建立本構(gòu)關(guān)系，應(yīng)用有限元方法對多層飽和路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維粘彈性動(dòng)力響應(yīng)分析。計(jì)算結(jié)果表明，在行車荷載