系力学模型都是将铺装层看作无缺陷的完好结构,针对该模型的轴载作用最不利荷位问题,许多文献对此做了探讨。当铺装层内存在裂缝时,铺装层内的应力、应变状态与无裂缝铺装层的Р情况是不同的,且所关心的力学参量也不再是铺装层表面的最大应力、应变值,而是由应力强度因子所表征的裂缝尖端应力、应变场强度,对比分析不同荷位下的裂缝应力强度因子大小,可以确定轴载作用的最不利荷位。这里选择如图3所示的9个荷位进行分析比较。三维裂缝属于I、Ⅱ、Ⅲ混合型开裂问题,裂缝的扩展必须考虑3种开裂模式的综合作用,其应力强度因子也应该是3种应力强度因子Kl、KⅡ、KⅢ的组合,目前关于混合型裂缝的断裂判据准则还不是很统一,工程中从偏于安全的角度出发,并参考最小应变能密度因子理论,采用式(5)表示等效应力强度因子Ke.Р Р (5)Р 由于荷载和模型都以荷载面积横向中心线为对称轴,经过该对称轴的横截面上的裂缝尖端处于平面应变状态,计算结果显示,KⅢ≈O可忽略不计,9个荷位的计算结果如表1所示。Р表1 轴载作用于不同荷位的应力强度因子值Р 从表1的数据可以看出,荷位8为最不利荷位,该荷位的荷载作用面积一侧边缘紧靠裂缝线,后面将以该荷位作为标准荷位进行裂缝疲劳扩展寿命分析。Р5 铺装层疲劳寿命预估Р 从现场观察来看,铺装层表面裂缝几乎是垂直向下扩展的,因此,可以认为裂缝扩展角=0,描述裂缝扩展规律最常用的是Paris公式:Р (6) Р (7)Р式中:C、n为材料常数,由试验确定;a0,ae分别为初始裂缝深度和临界裂缝深度;N为疲劳扩展寿命:△K=Kmax-Kmin为应力强度因子增幅,在这里.Р 要计算式(7)的积分,首先要将应力强度因子表示为裂缝深度a的函数,采用有限元法计算出不同深度a的裂缝应力强度因子值,然后进行曲线拟合得到应力强度因子与裂缝深度a的关系式。图5是应力强度因子Kl、KⅡ、KⅢ随裂缝深a变化的曲线。
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