瀝青路面動(dòng)態(tài)模量及裂縫擴(kuò)展規(guī)律分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）24-0099-04

Abstract：Inthisstudy，anumericalmodelofasphaltpavementwithcracksatthebottomofthebaselayerwasconstructed basedonABAQUS.Basedonthetheoryofelasticdynamicsandfracturemechanics，themechanicalresponsecharacteristicsof the stress concentration factors K₁ and K₂ of the cracked pavement under dynamic load of vehicles were analyzed，and compared with the static load test.The results show that K₁ and K₂ aresignificantly retarded under dynamic load，and K₁ is 1.6 times that ofstaticloadduringcrackinitiation.Theinitialstageofcracksismainlyshearfailureunderstaticload，andcompositetensile and shear failure under dynamic load. During crack propagation， K₁ first increases and then decreases，and K₂ continuesto increase，with K₁ and K₂ dominant in the early and late stages respectively. Increasing the thickness and modulus of the base layercanefectivelyinhibitcrackpropagation.Theresearchrevealsthemechanismofcrackpropagationunderdynamicload， providestheoreticalsupportforpavementoptimizationdesign，andhasimportantguidingsignificanceforimprovingpavement performance.

Keywords： asphalt pavement; crack propagation; dynamic load; dynamic modulus; stress intensity factor

半剛性基層瀝青路面因優(yōu)異路用性能而廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)耐久性及裂損行為演化機(jī)理備受關(guān)注。研究表明，裂縫萌生階段的結(jié)構(gòu)性能衰減是制約服役壽命的關(guān)鍵因素，其中動(dòng)載作用下?lián)p傷路面的非協(xié)調(diào)力學(xué)響應(yīng)顯著加劇細(xì)觀損傷累積，加速結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)程。闡明動(dòng)載-材料損傷耦合作用機(jī)制對(duì)完善養(yǎng)護(hù)決策體系具有重要理論意義。數(shù)值模擬技術(shù)為耐久性評(píng)估與裂尖奇異性分析提供有效工具。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)構(gòu)建理論模型揭示裂尖力學(xué)場(chǎng)演化規(guī)律，推動(dòng)相關(guān)理論體系完善與工程防護(hù)技術(shù)創(chuàng)新2。柴艷春3采用平面有限元法分析瀝青路面裂縫，探討結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì) K 值的影響及裂縫擴(kuò)展機(jī)制。然而，現(xiàn)有研究多關(guān)注表層反射裂縫，對(duì)基層裂縫的動(dòng)載響應(yīng)研究不足，基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)模型的傳統(tǒng)分析方法在表征動(dòng)態(tài)荷載作用下的結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性響應(yīng)方面存在顯著局限性[4。本文基于ABAQUS構(gòu)建含基層裂縫的瀝青路面模型，研究偏/正載作用下復(fù)合型應(yīng)力強(qiáng)度因子 （K₁，K₂） 動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，揭示裂縫擴(kuò)展控制參數(shù)，為路面耐久性設(shè)計(jì)與維護(hù)提供理論依據(jù)。

瀝青路面結(jié)構(gòu)數(shù)值建模與參數(shù)化分析

1.1幾何模型構(gòu)建及約束條件

本研究通過(guò)ABAQUS/Explicit平臺(tái)建立 10m×10m× 10m 四層三維有限元模型，在基層底部預(yù)設(shè) 4cm 初始裂縫。基于輪間弱耦合假設(shè)，構(gòu)建單側(cè)雙輪簡(jiǎn)化力學(xué)模型。采用C3D8R單元實(shí)現(xiàn)全域離散，通過(guò)裂縫尖端布置奇異性單元、加載區(qū)及裂尖網(wǎng)格加密策略，總單元量為12556個(gè)，確保模型兼具網(wǎng)格畸變適應(yīng)性和位移解算精度。……