加铺层对旧水泥路面抗裂作用的理论分析
2013-08-16高嫄嫄
重庆交通大学学报(自然科学版) 2013年5期
高嫄嫄,钟 阳,李 锐
(1.燕山大学 建筑工程与力学学院,河北 秦皇岛066004;2.大连理工大学建设工程学部,辽宁大连116024)
0 引言
水泥混凝土路面是一种常见的路面结构形式。随着经济发展需要,道路上行驶车辆不断增多,车辆超载现象时有发生,再加上气温、水分等自然因素的原因,道路经常出现早期损坏现象,其中路面中出现裂纹就是一种最常见的损坏形式[1],这直接影响了道路的使用性能并进一步加速了路面的破坏。所以对于含有裂纹路面的开裂机理分析及其加铺方法的研究成为工程界十分关注的热点问题[2-3]。
20世纪50年代,断裂力学作为一门学科建立起来,成为固体力学的分支,它是研究含裂纹构件强度和裂纹扩展规律的一门学科[4]。应力强度因子作为断裂力学中的主要参数,可以作为裂纹是否会继续扩展的一个主要指标。应用在工程结构的设计中[5]复变函数法[6-9]与积分变换法[10-14]是解决断裂问题及计算应力强度因子的主要方法,然而复变函数法多是分析无限大平面含有裂纹的问题且公式推导比较复杂,而积分变换法推导过程则相对简单。
笔者从位移控制方程出发,通过傅立叶积分变换并引入位错密度函数建立奇异积分方程,再应用Lobatto-Chebyshev法求解奇异积分方程,得到了裂纹尖端应力强度因子的解析表达式及数值解。最后以实际路面为例,对比了有无加铺层时水泥混凝土路面中裂纹尖端应力强度因子的变化情况,研究了加铺层的厚度及弹性模量对加铺效果的影响。……
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