论文部分内容阅读
水泥混凝土路面接缝填缝料是一种高分子粘弹性材料,其受力特性直接影响路面的使用质量和寿命。目前填缝料受力性能理论存在较大局限性:未考虑多因素共同作用、研究方法较为单一、粘弹模型简单等。针对上述问题,基于粘弹性理论,运用数值模拟方法,研究填缝料的受力特性,显得尤为迫切。在资料查阅、试验和数值模拟的基础上,分析温度荷载、行车荷载及其耦合作用下填缝料的受力特性,研究填缝料破坏机理,提出四种破坏模式。选择三种常见填缝料类型,分别进行应变扫描和应力松弛试验,确定填缝料的线粘弹性范围和应力松弛特性;然后对试验数据进行曲线拟合,遴选出粘弹模型,标定不同温度的粘弹力学参数,并给出力学参数与温度相关的回归公式。研究表明:HB-80沥青填缝料和M950聚氨酯嵌缝胶均为11个参数的广义Maxwell模型,而Y910硅酮石材耐候胶为5个参数的广义Maxwell模型。建立基于弹性-粘弹性理论的水泥板-填缝料-水泥板有限元模型,通过EverFE软件对比分析,论证模型的可用性;进而对水泥混凝土面板进行热分析,以确定面板温度分布;在此基础上分析不同温度差和泊松比下HB-80沥青填缝料的受力特性,并对比不同温度差下三种填缝料的受力特性。研究表明:填缝料受到拉压作用和剪切作用,角点处产生最大应力,中部应力松弛比角点快;低温条件下,M950聚氨酯嵌缝胶满足面板热胀冷缩,而在高温条件下,Y910硅酮石材耐候胶使用性能最好。通过建立行车动载作用的有限元模型,考虑荷载类型、泊松比、集料嵌锁作用和温度等受力影响因素,分析HB-80沥青填缝料在动载作用下的受力状态,探讨其不同时刻最大应力位置;然后在动载作用下,对比分析三种填缝料的受力特性。研究发现:在行车荷载反复作用下,填缝料沿着对角线反复剪切;填缝料应力与加载过程密切相关,且完全卸载一段时间后,其存在残余应力。通过建立温度荷载和行车荷载耦合作用的有限元模型,分析耦合作用下相邻面板的竖向位移差、接缝宽度变化以及三种填缝料的受力特性。并综合前文分析,对填缝料破坏机理进行探讨,提出四种可能破坏模式。研究发现:竖向位移差是填缝料中间点剪应力的关键影响因素;接缝宽度变化是填缝料拉伸应力的主要影响条件;四种破坏模式——脱粘破坏、开裂破坏、溢出破坏和外来硬物嵌入破坏。