《長壽命瀝青路面Top-Down裂紋開裂機理及壽命預估》是依託華中科技大學，由羅輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：長壽命瀝青路面Top-Down裂紋開裂機理及壽命預估
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅輝
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為了節約資源,保護環境,降低整體費用，長壽命瀝青路面應運而生。要實現瀝青路面長壽命化，需探討其破壞機理，預估其破壞壽命，以改進設計方法，限制破壞進入結構層。本研究針對長壽命瀝青路面的Top-down裂紋破壞，考慮瀝青混合料的粘彈材料屬性，基於以耗散蠕變應變能為指標的瀝青混合料斷裂力學理論，利用無格線伽遼金/有限元耦合數值方法，建立長壽命瀝青路面top-down裂紋的萌生和擴展物理仿真模型，研究長壽命瀝青路面top-down裂紋破壞機理。通過對路面結構設計參數如材料屬性、結構層厚度等的參數化分析，探求滿足長壽命理念的瀝青路面設計控制參數，限制top-down裂紋在設計壽命期進入路面結構層，為實現長壽命瀝青路面混合料選擇和厚度設計提供理論支持。
結題摘要
“長壽命瀝青路面Top-Down 裂紋開裂機理及壽命預估”(50908093)項目通過項目負責團隊三年的工作，較為圓滿地完成了課題目標。課題主要成果包括：發表15篇期刊論文，錄用1篇期刊，其中SCI收錄4篇，EI收錄4篇；參加境外舉辦的國際會議2次；獲省部級科技獎勵3次，其中省部級科技進步二等獎1次，省部級科技進步三等獎2次；培養畢業碩士2名，在讀碩士3名。 項目在理論研究方面取得了如下成果： 1. 基於斷裂力學理論，利用無格線伽遼金/有限元耦合方法，對瀝青路面表面裂紋的擴展進行了數值模擬，通過對表面裂紋擴展過程中的應力強度因子變化規律和裂紋擴展路徑的分析，以及面層、基層設計參數對裂紋擴展的影響的研究，探討瀝青路面表面裂紋擴展機理。採用車輪-路面相互作用接觸模型，研究了車轍對 Top-down 裂紋擴展的影響，分析了車轍深度與不同深度 Top-down 裂紋的應力強度因子關係。研究了同時存在表面裂紋和反射裂紋的瀝青路面在交通荷載作用下，表面裂紋和反射裂紋開裂機理及擴展路徑，深入討論了路面材料和結構對裂紋擴展路徑的影響，分析了表面裂紋的位置對反射裂紋擴展路徑的影響，採用多裂紋小梁彎曲實驗驗證了多裂紋的擴展行為。 2. 基於水泥穩定基層瀝青路面反射裂縫產生機理，在剖析常規施工方法弊端的基礎上，提出了一種適用於水泥穩定基層瀝青路面的基層、面層連續施工方法。為了配合該連續方法的實施，開發了一種路用水泥穩定基層材料抗裂縫劑，並通過試驗研究證實了該抗裂縫劑的路用性能。通過試驗路研究，證實了利用基層、面層連續施工方法鋪築的水泥穩定基層瀝青路面，路面開裂較常規施工方法顯著減少，證明了該施工方法在提高路面抗裂方面的有效性。同時，分析了基、面層連續施工方法抗裂的機理。分析表明，該施工方法主要是通過增加基層自身抗裂性能、減少基層含水量變化和成型初期溫度變化幅度三個方面來減少基層自身的開裂，從源頭上避免反射裂縫的產生；另外，該施工方法還可以提高基層、面層之間的粘結，從而將路面各結構層有機結合為一個整體，增強路面的整體結構性能，從事實現路面的抗裂能力的提升。最後，對該施工方法存在的不足進行了討論，提出需要在基層壓實度控制、層間粘結機理上進一步研究。
