生畢業(yè)開(kāi)題報(bào)告

橋面鋪裝疲勞損傷分析目錄研究的背景與意義損傷力學(xué)基本理論研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)預(yù)計(jì)的論文主要章節(jié)論文進(jìn)度安排研究的背景與意義橋面鋪裝作為橋梁整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，其質(zhì)量的好壞對(duì)于橋梁建成后在營(yíng)運(yùn)期間行車(chē)的安全性、舒適性和美觀性都起著至關(guān)重要的作用。橋面鋪裝在行車(chē)荷載、風(fēng)載、溫度應(yīng)力及橋面板局部變形等綜合因素影響下，其受力和變形較為復(fù)雜，因此，橋面鋪裝也是橋梁整體結(jié)構(gòu)中較為薄弱的環(huán)節(jié)，其破壞的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出橋梁的其它部分，一旦橋面鋪裝出現(xiàn)破壞，將直接對(duì)橋梁的使用功能和使用質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。近年來(lái)隨著我國(guó)公路橋梁建設(shè)快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，大跨徑橋梁己很普遍，但橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)橋面鋪裝層一般不作專門(mén)的計(jì)算分析。這就導(dǎo)致了許多橋梁隨著交通量和重型車(chē)輛的增加，在半年至一年內(nèi)即出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的橋面鋪裝損壞。1.問(wèn)題的提出研究的背景與意義《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50—2006)和《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50—2006)僅對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)所用材料、做法及厚度等作了指導(dǎo)性的說(shuō)明，而具體如何設(shè)計(jì)，則只字未提。由此可見(jiàn)，現(xiàn)行規(guī)范中橋面鋪裝設(shè)計(jì)還是空白，有必要進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。2.橋面鋪裝結(jié)構(gòu)破壞形式、破壞理論與方法瀝青混合料橋面鋪裝與瀝青類混凝土路面一樣，主要承受重復(fù)施加的車(chē)輛荷載和大氣的溫濕作用，其不同之處在于：瀝青類路面支承在地基和基層上，其基礎(chǔ)條件可用文克勒（E.Winkler）地基和彈性半空間體地基來(lái)描述，而橋面鋪裝的支承條件則與支承鋪裝層的橋梁主體結(jié)構(gòu)、橋面系、柔性防水層等在受力下的變形特征有關(guān)。研究的背景與意義由于橋面鋪裝受橋梁結(jié)構(gòu)的約束，受荷后其邊界條件與一般路面相比差異很大，加之梁體的撓度、扭曲等形變的耦合作用，給鋪裝層的工作性能造成不利影響，也使橋面鋪裝設(shè)計(jì)較一般路面更加復(fù)雜?；诖?，借鑒瀝青類路面結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟的理論與方法并結(jié)合受荷后橋面鋪裝層的實(shí)際邊界條件進(jìn)行橋面鋪裝性能的研究和分析，可以得到與實(shí)際情況一致的結(jié)果。研究的背景與意義荷載型裂縫：主要由于交通荷載作用產(chǎn)生的疲勞裂縫，體現(xiàn)為剪

切型開(kāi)裂方式。非荷載型裂縫：不是由交通荷載引起的裂縫，主要為溫度型裂縫，包括低溫收縮開(kāi)裂與溫度疲勞開(kāi)裂，均體現(xiàn)為張開(kāi)型開(kāi)裂方式。

傳統(tǒng)的破壞理論與方法：主要基于不同類型數(shù)據(jù)的調(diào)查采集，總結(jié)提出經(jīng)驗(yàn)性的公式與方法。

研究的背景與意義基于斷裂力學(xué)的破壞理論與應(yīng)用：承認(rèn)由于荷載的循環(huán)作用而在材料內(nèi)部造成的損傷的累積，但相關(guān)的分析是針對(duì)連續(xù)完整、無(wú)缺陷的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行的，并沒(méi)考慮材料、結(jié)構(gòu)內(nèi)部先天存在的缺陷或因使用期逐漸出現(xiàn)的缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)造成的不利影響?；趽p傷力學(xué)的破壞理論與應(yīng)用：結(jié)構(gòu)在交變荷載作用下會(huì)產(chǎn)生大量的微裂紋形核，并且微裂縫隨著荷載循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，最終形成宏觀裂縫導(dǎo)致材料的斷裂。

疲勞分析的損傷力學(xué)方法與傳統(tǒng)方法相比，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

可有效降低疲勞分析對(duì)實(shí)驗(yàn)的依賴程度，節(jié)省分析費(fèi)用，有效提高壽命預(yù)測(cè)的精度；可將疲勞裂紋形成于裂紋擴(kuò)展兩個(gè)階段統(tǒng)一在損傷力學(xué)理論框架下進(jìn)行分析和描述，可對(duì)整個(gè)疲勞過(guò)程中的力學(xué)行為（如應(yīng)力、應(yīng)變、剛度等的演化過(guò)程）進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

以往的研究基本上采用基于應(yīng)變等效假設(shè)的經(jīng)典損傷理論。在由不可逆熱力學(xué)建立的損傷理論的基礎(chǔ)上，可以發(fā)展既能提高分析精度，又能有效控制計(jì)算規(guī)模的實(shí)用有效的損傷本構(gòu)方程與損傷演化方程。

損傷力學(xué)基本理論損傷變量D：,為無(wú)損狀態(tài)的橫截面積，損傷后有效承載面積

。

在無(wú)損狀態(tài)下，D=0。而D=1為理論上的極限損傷狀態(tài)(完全損傷)。經(jīng)典連續(xù)損傷理論中，通常是由有效應(yīng)力概念和應(yīng)變等效假設(shè)來(lái)建立損傷材料的本構(gòu)方程。有效應(yīng)力概念和應(yīng)變等效假設(shè)也曾在很大程度上促進(jìn)了連續(xù)損傷力學(xué)的理論發(fā)展及其實(shí)際應(yīng)用。但其理論缺陷和局限性隨著研究的進(jìn)一步深入而逐漸暴露了出來(lái)。為了克服這一缺陷，唐雪松等在嚴(yán)格的不可逆熱力學(xué)基礎(chǔ)上，提出了建立損傷本構(gòu)方程的本構(gòu)泛函展開(kāi)法，建立了彈性損傷的一般理論。其損傷演化方程的一般形式為：式中

、

為無(wú)因次非負(fù)材料損傷參數(shù)。1.彈性損傷本構(gòu)關(guān)系的一般形式損傷力學(xué)基本理論對(duì)于瀝青混合料加鋪層，因其主要承受交通荷載的循環(huán)作用，對(duì)其損傷破壞研究應(yīng)從疲勞損傷力學(xué)出發(fā)。由于實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性，理論模型與計(jì)算往往難以全面反映疲勞失效的實(shí)際物理過(guò)程。此時(shí)，一般主要關(guān)心工程結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，而工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、剛度等內(nèi)場(chǎng)量的變化歷史可作為次要問(wèn)題提出。一般情況下，疲勞損傷演化方程可表示為：式中為荷載循環(huán)中的應(yīng)力變化幅度，為平均應(yīng)力。隨著荷載循環(huán)次數(shù)的增加，損傷逐漸累積。如何處理?yè)p傷的累積，是類似道路交通車(chē)輛這類多種荷載作用情形下疲勞分析的一個(gè)重要問(wèn)題。根據(jù)Miner線性損傷累積理論，一種常用的疲勞損傷演化方程為：

2.損傷力學(xué)在瀝青混合料破壞研究中的應(yīng)用

損傷恢力學(xué)中基本貿(mào)理論式中巴，a*，p，q為材佛料的垃疲勞柱損傷珍特性戚參數(shù)開(kāi)，為荷風(fēng)載循螺環(huán)過(guò)員程中畫(huà)應(yīng)力竊變程(變化乳幅度)。瀝青朱混合厘料是把一種肉熱流州變簡(jiǎn)微單材避料，鑒具有決黏彈號(hào)性性醬質(zhì)，震其應(yīng)麥力應(yīng)慌變力萬(wàn)學(xué)響沿應(yīng)依集賴于秘加載館歷史析和環(huán)使境溫浙度，塑其損靠傷發(fā)幟展特擦征與抵經(jīng)典慈損傷卵理論柏所表歸述的治不同心，如桂經(jīng)典材的彈桂性損明傷模療型無(wú)室法表需述加絹載頻舌率、抱加載顧順序慕等因截素對(duì)涼損傷伍發(fā)展壇的影僚響，飾需要咬建立承基于勒材料律黏彈鬼特性泰的損皂傷模硬型。她國(guó)內(nèi)栽學(xué)者叨提出曬了一銜種瀝丈青混哈合料慈黏彈息性疲鉆勞損屆傷演勾化方覺(jué)程：式中,為溫鉗頻等謹(jǐn)效因澆子基于聽(tīng)不可胞逆熱零力學(xué)販的瀝棍青混洞合料弱損傷橫演化緣瑞方程譜：瀝青假混合虎材料望在交溫通荷滔載循始環(huán)作烤用的鳥(niǎo)損傷何問(wèn)題寬，可己以近腐似處震理成捧彈性謠損傷糕問(wèn)題殲。應(yīng)切力-應(yīng)變牢本構(gòu)卵關(guān)系拔可寫(xiě)第成如凍下矩皆陣形男式損傷丈力學(xué)得基本擊理論式中刪，{σ}為應(yīng)漏力向舒量，{ε}為應(yīng)精變向洞量,勁[C]為彈裙性矩朽陣，D為損塌傷變樓量，a1與a2為材策料無(wú)口因次幅特性委損傷開(kāi)參數(shù)猴。相應(yīng)預(yù)的損摟傷演乖化方代程是式中A與m為材徑料損否傷演且化特侍性參眠數(shù)，λ與μ為L(zhǎng)a倘me彈性個(gè)常數(shù)郊，εeq是vo適n角Mi延se歡s等效呢應(yīng)變(反應(yīng)建材料偵單元仰剪切忘變形遞所產(chǎn)醉生的些損傷)，eij是應(yīng)斗變偏復(fù)量，εm是體坐積應(yīng)妹變(反應(yīng)何材料有單元穿體積凳變化嫌產(chǎn)生狡的損方傷)，N為循段環(huán)次遺數(shù)。旱對(duì)于江疲勞榜問(wèn)題炕，以地上各趟場(chǎng)量燥均表侍示每拖周循島環(huán)中眠的最遇大值攏。當(dāng)D=1時(shí)，暈材料記完全寇失效少。在廉失效有區(qū)域秩，材殃料的陸有效躺彈性噴常數(shù)暗應(yīng)降打?yàn)?，這諒要求a1+a2=1。因雪此，剖瀝青勤混合遼料損配傷本宗構(gòu)模鳳型中殊，含枝有三黑個(gè)獨(dú)廟立的迫材料甜損傷菜參數(shù)縮慧，即a1、A與m。,,研究各內(nèi)容惡與目嶼標(biāo)炎汝篩高速憑黑垅矛大橋純位于耀湖南炊與廣查東交迷界的健湖南積省汝每城縣瓣，橋獨(dú)梁全崗長(zhǎng)79弊6m，主籠橋?yàn)閼羧缑曰炷硗吝B訪續(xù)剛詢構(gòu)橋工。具蘇體橋欣跨布傷置為巧（60逗+1房誠(chéng)00灰+6賣(mài)0）m，主冒橋長(zhǎng)22烘0m，單集幅橋灰寬12漫m。橋介面鋪亭裝層拼為10俯cm厚瀝侄青混扁凝土謊。1.工程晉實(shí)例黑垅浮大橋諒主橋溉立面奮圖研究郊內(nèi)容沙與目經(jīng)標(biāo)黑垅醉大橋帶主橋裁平面娘圖2.研究特的主猴要內(nèi)唉容從不特可逆莊熱力利學(xué)理苗論出旋發(fā)，供研究蔬瀝青慮混合醒料損艇傷機(jī)術(shù)理和晝損傷烘本構(gòu)的理論悔基礎(chǔ)素，建求立適爪用于電瀝青?；旌蠍懒系牧科诓珦p傷撈本構(gòu)乖模型魔。利用AB炎AQ往US有限逝元軟盯件，新建立原全橋箱有限粘元模分型，皇進(jìn)行些交通泡荷載宰作折用下的早靜力媽計(jì)算練與分毛析，煮繪出診橋面榨鋪裝守應(yīng)力豪、應(yīng)缺變?cè)茋@圖，賠從而律根誕據(jù)美其疲娛勞開(kāi)葵裂前財(cái)?shù)膿p此傷分隨析計(jì)伸算出約有關(guān)碑的疲向勞損伸傷特尿征參叛數(shù)。將已辭計(jì)算卵出的仰疲勞慰損傷朵特征哨參數(shù)途代入餓疲勞顧損傷論演化討方程站，預(yù)白估不塔同厚頭度的瘡橋面豬鋪裝此在循臉環(huán)交代通荷牙載作炸用下哀的疲羞勞壽念命，廳得出路橋面珠鋪裝揉最優(yōu)瀉的厚逗度范佛圍，待并與嫌現(xiàn)行險(xiǎn)規(guī)范選進(jìn)行罰比較壘。研究禿內(nèi)容坊與目凝標(biāo)考慮談鋪裝水層與踢混凝傾土面銀板之跪間的闖有限獄滑移不，分耐析不寄同摩雹阻系分?jǐn)?shù)下么，鋪構(gòu)裝層叉與混領(lǐng)凝土羨面板魯之間軟粘結(jié)健力大件小對(duì)須鋪裝習(xí)層疲遣勞壽功命的媽影響雞。分析腰提高勺鋪裝辟層疲禮勞壽艷命的腸方法凡，如獎(jiǎng)在瀝廁青混系合料摧中加弄入鋼牢纖維逝等。預(yù)計(jì)填的論譜文主羊要章紫節(jié)第一拐章凳緒猴論第二份章協(xié)瀝股青混搞合料姐損傷憑力學(xué)鴿基礎(chǔ)第三劣章倍瀝銜青混婚合料拒的疲見(jiàn)勞損招傷本同構(gòu)模耀型第四震章楊瀝際青混忽合料定懸臂而梁疲轎勞損噸傷過(guò)醫(yī)程分晨析第五遲章累黑凝垅大總橋橋雷面鋪使裝疲截勞損夢(mèng)傷分誰(shuí)析第六花章剩結(jié)導(dǎo)論與爬展望論文估進(jìn)度廣安排20舅12衰.1扎0－20勉12敞.1百1查閱葉相