沥青路面结构三维应力状态及失效准则分析

来源：中国血液净化杂志2023年第12期北京时间：

作者：杨建军, 黄旺, 关宏信, 吕松涛, 郑健龙

单位：1. 长沙理工大学 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室, 湖南 长沙 410114;2. 南昌大学 工程建设学院, 江西 南昌 330031;3. 长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410114;4. 长沙理工大学 公路养护技术国家工程研究中心, 湖南 长沙 410114"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51478053， 52078062); The National Science Fund for Distinguished Young Scholars (52225806)

摘要：传统的沥青路面结构设计方法主要采用最大拉应力/拉应变理论，不能反映路面结构的三维应力状态及其强度特性。同时，传统方法也没有考虑路面材料的拉、压模量不对称效应。为了解决理论计算能够更好反映路面结构真实力学响应的问题，提出了路面结构-材料协调力学模型。该模型可以适应拉、压模量不同的各种路面材料，能够反映材料强度的不对称效应。力学模型采用了应力状态自适应的迭代计算方法，可同时解算结构任意点位的三向应力状态和主应力状态。采用典型的半刚性基层沥青路面结构方案，计算分析了Lord应力参数和双剪应力参数表征的路面结构三维应力状态。在评估强度理论对路面结构破坏的判别效果时，考虑了最大拉应力理论、最大拉应变理论、莫尔强度理论、畸变能理论和统一强度理论。对比分析了这些强度理论导出的等效应力在路面结构内的分布特征，并解析了这些失效准则与常见路面病害现象的匹配性。研究结果表明：统一强度理论可作为控制沥青面层开裂的失效准则，并可同时作为控制半刚性基层发生拉剪组合破坏的失效准则，畸变能理论可作为控制沥青面层发生车辙病害的失效准则。该研究工作可以为长寿命沥青路面结构设计提供理论依据，并为其结构设计方法的发展提供理论参考。

关键词：路面工程,沥青路面,长寿命路面,路面力学,三维应力状态,强度理论,失效准则

基金资助：国家自然科学基金项目(51478053，52078062)；国家杰出青年科学基金项目(52225806)