（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院， 重慶 400074）

1 前言

造成各級公路路面發(fā)生變形、破壞等損傷形式及原因主要分為以下幾種:

1.1 路面變形

在道路的路基路面施工結(jié)束后，因為施工或行車原因造成路基不均勻沉降，直接表現(xiàn)為路面有波形、路面不平整。在路堤填筑以后，在動載和靜載共同作用下，地基形成固結(jié)形變，路面就形成凹陷或凸起。

1.2 松散

在孔隙率較大的瀝青混凝土表面層內(nèi)，雨水在重力的作用下滲透進路面面，但是瀝青混凝土下層具有較大的密實性和防水性，水會聚集在混凝土里面無法排出，聚集在里面的水會對路面造成侵蝕，主要表現(xiàn)為瀝青路面的表面小坑洞、小空隙。

1.3 車轍

公路工程實際的工程的施工結(jié)構(gòu)中，大部分設(shè)計采用的是半剛性基層的混凝土瀝青路面，由于其自身的剛度較大，不易出現(xiàn)變形，而瀝青混合料形成的流動性是造成車轍的主要原因。

1.4 裂縫

在實際工程中，我們發(fā)現(xiàn)混凝土瀝青路面最常見的裂縫主要有以下幾種：橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫以及路基路面不均勻沉降造成的沉降裂縫，還有在反復(fù)的溫度變化及盒荷載變化情況下出現(xiàn)的疲勞破壞而產(chǎn)生的裂紋為溫縮裂縫。

2 道路疲勞壽命計算

在斷裂力學(xué)理論中，當材料的循環(huán)應(yīng)力對材料的作用遠低于屈服強度的循環(huán)應(yīng)力，一般情況下不會發(fā)生機械破壞。如果在構(gòu)件內(nèi)部存在裂紋，在外力作用下，構(gòu)件發(fā)生突然的幾何形狀變化，則局部應(yīng)力可能超過屈服強度，從而會使裂紋發(fā)展。外荷載的每一次作用都將使裂紋產(chǎn)生細微增長，在力學(xué)上稱這種現(xiàn)象為疲勞裂紋擴展。Paris研究了裂紋擴展速率和應(yīng)力強度因子之間的關(guān)系后指出，裂紋擴展速率和應(yīng)力強度因子之間存在簡單的指數(shù)關(guān)系，即：

式中：為裂紋擴展速率；

A，n為與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；

為應(yīng)力強度因子的幅值。

在斷裂力學(xué)的材料屬性規(guī)定中，瀝青混凝土是不均勻各向異性的材料．瀝青混凝土中存在一些細微的空隙間隔，這就成為了路面發(fā)生初始裂紋的源頭。材料的初始應(yīng)力狀態(tài)會隨著初始裂紋的大小程度而改變，在荷載的作用下，大量的應(yīng)力集中在細微空隙的端頭，過度的應(yīng)力超過了該材料所能承受的極限值，從而使端部破裂，Paris公式也適用于路面的破壞開裂．路面破壞的疲勞壽命等于：

式中：為初始裂紋長度

為裂紋最終破壞時的裂紋長度．

按照上式，只需將各個參數(shù)帶入式中，路面的疲勞壽命即為可求出。

3 結(jié)語

在實際工程中，通過大量的工程計算，計算結(jié)果表明，面層和基層模量增大將減小面層的使用壽命，面層厚度增加將顯著增加面層的使用壽命。通過與傳統(tǒng)試驗方法比較說明，用疲勞斷裂力學(xué)理論預(yù)測疲勞壽命更科學(xué)有效。

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