本技术提供了一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法,包括:利用Abaqus软件建立沥青路面的三维有限元模型,模拟移动荷载和温度作用下的路面结构动态响应,获取沥青面层各层底部的最大拉应变值;结合温度修正系数、湿度修正系数和厚度修正系数,对模型进行修正以提高预测精度;采用扩展有限元法模拟反射裂缝在荷载作用下的扩展过程,计算复合型应力强度因子及其对裂纹扩展的影响;参考Paris公式,引入等效裂缝损伤率,构建考虑裂缝扩展对路面结构破坏的寿命预测模型;综合考虑温度、湿度、荷载、沥青层整体应变累积、路面结构层厚度及反射裂缝的影响,建立基于有限元的沥青路面寿命预测模型,用于精确预测沥青路面的使用寿命。
背景技术
随着我国道路建设的发展及交通量的迅速增长,重载、超载车辆的频繁通行导致沥青路面容易出现车辙、开裂和层间滑移等病害,尤其在高温、重载等极端条件下,沥青路面容易发生疲劳开裂。因此,针对道路的维护、养护及更换需求,准确预测沥青路面的使用寿命变得尤为重要。
传统的沥青路面寿命预测方法主要基于经验公式和现场测试数据,通常缺乏详细的力学分析,无法充分考虑材料的非线性特性和复杂的交通荷载、环境影响。现场测试数据的采集也常因变异性大、成本高、难以获得而受到限制,导致预测结果的可靠性受限。近年来,有限元分析(FEA)和扩展有限元分析(XFEA)逐渐应用于路面设计和性能分析中,能够通过数值模拟方法准确预测复杂荷载和环境条件下的路面力学行为。这种方法能够更精确地评估路面结构的动态响应,为寿命预测提供更具参考价值的力学指标。
实现思路