基于统计损伤理论的沥青路面疲劳失效过程分析

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1、Vo1．35．NO．2第35卷，第2期公路工程2010年4月HighwayEngineeringApr．，2010基于统计损伤理论的沥青路面疲劳失效过程分析袁腾方(湖南省高速公路管理局，湖南长沙410001)[摘要】基于应变等价性假设，并结合统计损伤理论，建立了模拟沥青路面在载荷下变形过程的损伤本构模型。其次，在该本构模型的基础上，分析了路面变形过程中强度退化特性及疲劳失效条件，并进一步推导了在疲劳载荷下路面材料失效的判据，最后，通过分析表明本文方法的合理性与可行性。[关键词]路面工程；疲劳失效；统计损伤；剩余强度[中图分类号】Tu473．1[文献标识码]A[

2、文章编号]1674—0610(2010)02—0043—04StudyonFatigueFailureProcessforAsphaltPavementbyStatisticalDamageTheoryYUANTengfang(Hunanexpresswayadministrationbureau，Changsha，Hunan410001，China)[Abstract]Firstly，basedonstrainequivalenceprincipleandstatisticaldamagetheory，thedamageconstitutivemodelof

3、asphaltpavementwasestablishedforsimulatingondeformationprocessunderload．Secondly，thereductioninstrengthofpavementandtheconditionoffatiguefailurewereanalyzedinthe．deformationprocess，andthefailurecriterionofpavementunderfatigueloadwasobtained．Finally，theanalysisindicatedthattherationa

4、lityandfeasibilityforthemethodofthispaper．[Keywords]pavementengineering；fatiguefailure；statisticaldamage；residualstrength表温度，建立了包含温度参数的沥青材料疲劳方程。O引言在国内，谢皓等将弹性损伤理论与有限元法相结沥青路面作为高等级路面的主要形式之一，现合，模拟沥青混凝土路面板的疲劳过程；唐雪松已广泛应用于我国的机场道面、国道和高速公路等等采用经典损伤理论与半解析法，研究了沥青混干线公路。但是，沥青路面存在四种常见的损伤：疲合料梁的疲劳失效

5、问题。虽然前人的研究对路面在劳裂缝、永久变形、温度裂缝和反射裂缝，而疲劳裂疲劳荷载作用下的力学性质有深人的研究，但这些缝是唯一需在实际路面结构设计中考虑的结构性破传统疲劳分析方法仍存在一些无法回避的问题，例坏。裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可如无法对沥青路面结构疲劳过程中的力学行为(如避免的不均匀性所造成的，特别是在旧路基拓宽地应力、应变、弯沉、刚度等动态演变过程)进行定量段，由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实描述，从而无法对疲劳寿命与路表弯沉的演变规律度控制不严，尤其在有表面水渗人的情况下，这些地进行理论预测。段往往是裂缝的高发区。因此研究路

6、面在疲劳荷载由于路面承载能力的丧失是逐渐的、连续的。作用下的力学性质有非常重要的意义。路面在疲劳过程中，材料性能逐渐退化，因此抵抗破对于荷载疲劳性能的研究，国内外学者作了大坏能力越来越差。根据疲劳过程对材料显微组织及量的研究。Shell⋯根据不同试验条件得出多组的外界条件的敏感性，材料的疲劳特性具有内在的分疲劳曲线，并分别提出了常应力和常应变试验的疲散性，疲劳寿命也必将表现固有的随机性。因此，本劳方程；Kingham进行了大量的室内疲劳试验，取文从路面材料的微元强度服从随机分布的事实出面层底面以上一定厚度的路面平均温度作为路面代发，结合统计损伤理论，建立其应力

7、一应变关系，再[收稿日期]2010—03—12[作者简介】袁腾方(1970一)，男，湖南浏阳人，高级工程师，主要从事公路建设和管理工作。公路工程35卷根据本构关系讨论路面在荷载下的疲劳失效规律，根据Lemaitre应变等价性原理，可建立损伤矩阵以期完善沥青路面疲劳失效过程模拟的研究内容。如下：1沥青路面的疲劳破坏机理分析[orr】J=：(1)疲劳是结构在应力或应变标准低于材料极限强式中：[】为路面材料的有效应力矩阵；【]为度的情况下，由于荷载的重复作用导致开裂的一种名义应力矩阵；D为路面材料的损伤变量矩阵；E为破坏现象。沥青混合料的疲劳破坏过程通常可概括无损伤

8、材料的刚度矩阵；s为位移矩阵；f为单位