黏聚区模型在沥青路面反射裂缝模拟中的应用

结合ABAQUS有限元软件,分析了基于牵引力-分离法则的三维黏结单元本构模型与参数;通过对单一黏结单元施加位移荷载,对比了不同初始损伤与完全失效准则组合下,加载过程中单元应力、位移和应变能的理论计算结果与数值模拟结果,以验证黏结单元的可靠性;将黏结单元布设在开裂基层上方沥青面层可能发生反射开裂的部位,应用黏聚区模型模拟裂缝的发展过程,研究了黏结单元参数和面层厚度对裂缝扩展的影响.分析结果表明:当黏结层刚度由40 GN?m-3下降到20 GN?m-3时,单侧荷载与对称荷载作用下黏结层中分离位移的比值由1.52增大到13.52,单侧荷载作用下黏结层中剪切位移与张开位移的比值由1.52增大到11.32,说明当潜在裂缝扩展区刚度降低时,沥青层易于产生Ⅱ型剪切裂缝;在交通荷载作用下,沥青面层损伤开裂的路径为首先沥青面层底部发生损伤并向上发展,随后路表轮载作用处附近发生损伤并向下发展,在损伤贯穿沥青面层后,潜在裂缝扩展区刚度的继续下降将使损伤沿道路横向继续扩展;在面层厚度以2 cm的梯度由16 cm增加到22 cm的过程中,黏结层中分离位移分别降低了32.31％、15.22％、9.63％,剪切位移与张开位移的比值由3.24降低到1.10,说明增加面层厚度能有效延缓反射裂缝的扩展,但此延缓效果随着面层厚度的增加而减弱,并且使得面层反射开裂类型由Ⅱ型剪切型开裂逐渐趋于Ⅰ、Ⅱ型混合模式开裂.