PDF《陈团结钢桥面沥青混凝土铺装疲劳裂缝扩展数值分析》

第8卷第4期2008 年8月交通运输工程学报Journal of T raffic and Transportation Engineering Vol.

8 No.

4 Aug .

2008 收稿日期 : 2008-01 -02 基金项目 : 国家自然科学基金项目( 50578038) ;

教育部博士学科点专项科研基金项目( 20050286008) 作者简介 : 陈团结(

1975 -) , 男 ,陕西西安人 , 中交第一公路勘察设计研究院工程师 , 工学博士 , 从事道路工程研究 . 文章编号 : 1671-1637( 2008)

04 -0052 -06 钢桥面沥青混凝土铺装疲劳裂缝扩展数值分析 陈团结1,

3 ,黄卫2 ,汪双杰1 (

1 .中交第一公路勘察设计研究院, 陕西 西安

710075 ;

2 .东南大学 智能运输系统研究中心, 江苏 南京 210096;

3 .长安大学 公路学院, 陕西 西安 710064) 摘要: 为揭示钢桥面沥青混凝土铺装裂缝行为机理 ,分析了铺装层疲劳裂缝扩展阻力曲线 ,利用 复合梁疲劳试验数据 ,采用三维有限元方法, 研究了铺装层裂缝启裂 、 扩展直至失稳的全过程 .结 果表明: 疲劳裂缝扩展阻力曲线形式与材料类型和"铺装层 + 钢板"复合结构有关系 ;

当天然初始裂 缝长度为

0 时, 疲劳裂缝扩展一般存在

3 个阶段: 起始扩展区、 稳态扩展区和失稳扩展区 ,此时复合 梁的疲劳寿命接近

800 万次;

当初始裂缝长度为

10 mm 时 ,疲劳裂缝扩展直接进入失稳扩展区 ,疲 劳寿命约为

200 万次 ;

裂缝增长率与荷载作用次数之间存在良好的非线性关系 .可见,钢桥面铺装 层宜选用空隙率小、易密实的铺装材料, 同时可根据荷载作用次数推断出铺装层疲劳裂缝的状态. 关键词: 桥梁工程;

桥面铺装;

疲劳裂缝扩展;

数值分析 中图分类号 : U443 .

33 文献标识码 : A Numerical analysis of fatigue crack propagation in asphalt pavement on steel deck C HEN Tuan-jie

1 ,

3 , H UANG Wei

2 , WANG Shuang-jie

1 (

1 .The First Highw ay Survey and Design Institute of China, Xi an

710075 , Shaanxi , China;

2. ITS Research Center , Southeast University, Nanjing

210096 , Jiangsu , China;

3. School of Highw ay, Chang an University, Xi an 710064, Shaanxi , China ) Abstract: In order to discover the crack mechanism of asphalt pavement on steel deck , the resistance curve of fatigue crack propagation w as simulated , the w hole process of crack beginning , propagation and instability w as analyzed based on 3D finite element method and experiment data . A nalysis result show s that the form of resistance curve depends on the type of material and the composite beam of pavement and steel plate . When the natural crack length is

0 , the propagation of fatigue crack has

3 phases such as initial propagation zone, stable propagation zone and unstable propagation zone , and the total fatigue life almost reaches

8 million times ;

w hen the natural crack length is

10 mm , the propagation of fatigue crack in asphalt pavement may start from unstable propagation zone , the total fatigue life may be

2 million times ;

there is a good nonlinear relationship betw een crack increment ratio and loading times .So for steel deck pavement , the materials with little porosity and good dense degree should be selected , and fatigue crack propagation phase can be judged by loading times .

3 tabs ,

11 figs ,

14 refs . Key words: bridge engineering ;

deck pavement ;

fatigue crack propagation ;

numerical analysis Author resume : CHEN Tuan-jie( 1975- ) , male , engineer , PhD , +86-29-88322888 , demo555 @