基于半剛性基層瀝青路面溫度場和溫度應力數(shù)值模擬的研究.pdf

1、路面結構完全暴露在自然環(huán)境中，經(jīng)受著持續(xù)變化的大氣影響，如太陽輻射、天空輻射及外界氣溫的影響。太陽輻射與天空輻射的一部分從路表面被反射，余下的部分被吸收并轉(zhuǎn)為熱能。這部分熱能與外界氣溫相疊加，因此蓄積了可觀的路表溫度，產(chǎn)生熱傳導作用，使溫度沿路面厚度向較低處傳導。表面溫度在一天內(nèi)不斷變化，使路面結構內(nèi)部產(chǎn)生了不穩(wěn)定熱流。 從力學上分析，由于路面結構內(nèi)的不穩(wěn)定熱流，路面結構的每一部分都將隨著溫度的升高或降低而趨于膨脹或收縮，但由于

2、層狀路面結構各部分的相互約束，這種變形不能自由發(fā)生，于是就產(chǎn)生了溫度應力，當溫度應力超過路面結構材料的抗拉強度時，瀝青路面就開裂；從材料學上分析，半剛性基層瀝青路面對溫度十分敏感，瀝青混合料的強度、勁度以及溫縮性能等都隨著溫度的變化而變化。由于這種非線性關系，使得半剛性基層瀝青路面溫度場和溫度應力的分析變得相當復雜。道路使用的長期實踐使人們逐漸認識到路面溫度狀況會對路面結構的強度和使用效果帶來很大影響。 為準確細致的研究淮南地區(qū)

3、半剛性基層瀝青路面開裂問題，首先應確定淮南路面結構的溫度場和溫度應力，最直接的手段是廣泛地進行路面實地觀測，這種實測工作必須對淮南范圍內(nèi)有代表性的地區(qū)進行。這項工作需要耗費大量的人力、物力和時間。而且即便是全年進行這種實測，遇到極端溫度的可能性也很小。 因此，本文首先搜集回顧了大量國內(nèi)外相關文獻和研究成果，尤其對瀝青路面溫縮裂縫類早期破損的現(xiàn)象和機理識別進行了詳細的研究和總結。根據(jù)路面結構所處的地區(qū)和位置，借助已有的標準氣象資料

4、，在傳熱學和氣象學的基本原理上，利用ANSYS有限元軟件計算出道路結構實際溫度場，進而計算瀝青路面的溫度應力；其間將溫度作為瀝青路面的荷載，在一個或多個循環(huán)周期典型氣候條件下進行有限元數(shù)值分析，得到路面結構內(nèi)應力的日變化規(guī)律和分布狀態(tài)，為開裂分析提供了可靠的基礎數(shù)據(jù)；從建立更符合實際情況的理論體系和計算方法入手，系統(tǒng)分析瀝青路面的力學行為與各影響因素之間的定量關系，以期對瀝青路面使用壽命提供較準確的預測。該研究對提高瀝青路面結構抗裂性能