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随着我国对基础设施投入的不断加大,水泥混凝土路面作为主要的路面形式得到广泛应用。目前交通趋于重载化,水泥混凝土路面一旦出现裂缝会加速路面板的破坏。我国对水泥混凝土路面板裂缝的研究主要集中在裂缝成因和补救措施方面,对于裂缝扩展对疲劳寿命影响的研究不够深入,而且并没有考虑温度荷载作用对裂缝扩展的影响。因此,开展温度与荷载耦合作用下水泥混凝土路面裂缝扩展的研究具有重要意义。本文基于ABAQUS有限元分析平台,建立了水泥混凝土路面结构的三维数值模型,分别研究了裂缝长度、荷载作用、温度与荷载耦合作用以及超重轴载对裂缝扩展的影响,同时也对影响裂缝扩展和路面疲劳寿命的因素做了相应的敏感性分析,为水泥混凝土路面的抗裂设计和疲劳寿命预估提供合理依据。本文研究的主要内容及结论如下:1.以断裂力学的基本理论为基础,研究了裂缝的扩展机理及临界破坏形式;将温度作用引入到裂缝分析的研究中,并实现了太阳辐射和气温—对流热交换的用户子程序的施加,保证了运算结果的真实性和可靠性。2.针对温度与荷载作用的6种不同工况,每组工况考虑9种不同裂缝长度以及6种超载作用,分别建立了路面结构的三维模型,并以应力强度因子作为评价指标,对比了6种工况下的计算结果,研究了裂缝扩展的规律。研究发现,偏荷载作用下裂缝扩展程度较正荷载作用下严重;温度与荷载的耦合作用加剧了裂缝的开裂扩展,且低温条件下更为严重,夏季中午高温时刻裂缝没有张开型扩展趋势;超载的作用极大地加速了裂缝的开裂。3.求得不同工况下的等效应力强度因子并进行曲线拟合,通过Paris公式进行积分获得路面板的疲劳寿命。研究发现,路面板疲劳寿命随着裂缝的扩展而减少,偏荷载作用下的疲劳寿命略大,而温度与超载的耦合作用使得疲劳寿命急剧降低,在实际中应予以避免。4.通过对面层厚度、模量等影响因素的敏感性分析,发现增加面层厚度、基层模量、以及底基层厚度和模量可以有效减缓裂缝开裂,增加水泥混凝土的疲劳寿命;其中增加面层厚度对疲劳寿命的提升最为显著,而土基参数变化对疲劳寿命影响很小。