我国高速公路多以半刚性基层沥青路面为主，但由于诸多因素存在使得其出现反射裂缝，许多研究均考虑温度影响因素，但目前国内的设计规范并没有将温度考虑在设计规范之中。同时，国内外的学者为了突破半刚性基层沥青路面结构单一形式，对柔性沥青路面破坏进行有限元分析。
      对于沥青路面结构的破坏，大多数是认为由于长期荷载作用反射裂缝的出现，致使面层出现自下而上的破坏。在假设沥青路面结构基层完全断裂的基础上研究面层裂缝的开裂机理。研究多场耦合作用下半刚性基层沥青路面开裂机理，柔性基层沥青路面在国内不断推广，而针对柔性基层沥青路面结构疲劳分析较少。因此，考虑环境变化、昼夜更替以及交通载荷等诸多因素对路面结构疲劳开裂进行研究显得十分必要。本研究模拟面层自上而下的稳态扩展裂缝，采用多场耦合来实现柔性基层沥青路面的疲劳开裂过程，研究沥青路面结构面层裂缝稳态扩展的规律，分析裂缝尖端应力强度因子的变化规律，预测沥青路面结构的疲劳寿命，为路面结构设计防裂措施提供必要的理论依据。
      沥青路面疲劳寿命与沥青混合料组成、外界载荷和环境因素有密切关系，各国研究人员对沥青混合料的疲劳试验研究主要有：曲疲劳试验，直接、间接拉伸疲劳试验，支承弯曲疲劳试验，三轴疲劳试验，室内轮碾疲劳试验等。同时沥青路面结构的疲劳寿命也与行车荷载作用波形息息相关，一般认为半正弦波与实际路面接触载荷相似。沥青路面疲劳模型通常情况下是建立在沥青混合料疲劳试验的基础上，同时考虑与荷载作用次数之间的关系，进而来预估沥青路面结构的疲劳寿命。
      运用Paris公式对沥青路面结构疲劳寿命稳态扩展进行预估，是从沥青路面结构材料组成与裂缝尖端应力强度因子两方面因素来控制的，可表示为式中a为裂缝长度；N为疲劳作用次数；A、n为沥青路面结构的材料参数；ΔK为载荷作用下的应力强度因子幅值。由式(1)得到裂缝稳态扩展的疲劳寿命计算的一般公式式中ain为临界裂纹的尺寸；acr为初始裂纹的尺寸；Nf为疲劳寿命次数；A和n为材料的断裂参数，可通过实验获取，本文分别取A=3.44e6，n=2.71。
      有限元分析模型中温度荷载引起路面结构应力的发生，温度场与材料的收缩系数α(T)有关，同时影响结构的刚度矩阵［K］，根据虚功原理，单元应力场平衡方程为式中［Ke］为单元刚度矩阵；{u}为单元的位移矩阵；［Ce］为考虑单元非线性的阻尼矩阵；{u}为单元位移对时间的导数矩阵；{Fthe}为单元的热荷载。
      式中V为路面体体积；B为单元应变矩阵；{εth}为单元的热应变矩阵可得到沥青路面结构热力耦合的平衡方程式中［C］为结构体的阻尼矩阵；［T］为节点温度向量；［T·］为温度对时间的导数；［K］为刚度矩阵；［Kt］为传导矩阵；{Q}+{Qsurf}为结构体的热流率及路表通过对流和辐射所吸收的热流。
      轮胎与路面接触荷载采用双轮垂直正弦波进行加载，轮载简化为矩形接触面220mm×320mm，车轮中心距320mm。动荷载作用形式分为轮载作用在裂缝正上方(简称正荷载)与裂缝开裂呈45°方向为轮载作用边缘(简称偏荷载)两种(图1)。柔性基层沥青路面结构面层出现自上而下的裂缝，横向贯通并逐渐向面层深度方向稳态扩展。假定柔性基层沥青路面结构由于长期荷载作用，路面面层出现横向裂缝，裂缝增长方向自上而下。基于线弹性断裂力学理论，路面结构层为各向同性线弹性材料：各层间不产生滑移，处于完全连续状态：路面侧面XY方向位移自由度约束，Z方向位移自由，路面横向面XY方向位移自由度约束，Z方向位移自由；土基底部三个方向位移自由度均约束。为描述裂缝尖端应力与应变场的奇异性，有限元网格划分后采用二十节点六面体楔形单元，即采用距裂缝尖端四分之一边长处带中间节点的单元。裂缝区域之外采用八节点六面体减缩单元。

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