石灰稳定土在重载交通条件下的疲劳损伤模型

日期:2025-11-28 11:16 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:5

日期:2025-11-28 11:16 作者:赵明 浏览量:5

在重载交通的反复作用下,道路基层的破坏模式主要为疲劳破坏。建立石灰稳定土的疲劳损伤模型,对于准确预测其在高轴载下的使用寿命至关重要。

疲劳破坏是指材料在低于其极限强度的应力水平下,因荷载重复作用而产生微裂纹、并逐渐扩展直至最终断裂的现象。对于石灰稳定土,其疲劳寿命通常用应力水平(施加的应力与极限抗压强度之比)与至破坏的荷载作用次数(Nf)之间的关系来描述,常用公式为:
σt / UCS = a - b * log(Nf)
其中,σt为施加的重复应力,UCS为无侧限抗压强度,a和b为通过室内疲劳试验确定的材料常数。

图片描述

建立模型的步骤:

室内疲劳试验: 在动三轴试验仪或梁式疲劳试验机上,对石灰土试件施加不同应力水平的半正弦波重复荷载,记录其至破坏的荷载作用次数。

数据拟合: 将不同应力水平下的疲劳寿命数据点在双对数或半对数坐标下进行回归分析,得到上述疲劳方程。

模型验证与修正: 将室内模型应用于实际道路结构分析中,并通过实体工程长期观测数据进行验证和修正。

影响石灰土疲劳性能的关键因素:

应力水平: 是决定性因素。应力水平微小降低,可带来疲劳寿命的数量级增长。

图片描述

材料组成: 石灰剂量、土质、是否掺加粉煤灰或纤维等,都会改变a和b的值。通常,韧性更好的材料(如二灰土)在相同应力水平下具有更长的疲劳寿命。

荷载频率与波形: 模拟实际交通荷载的条件。

环境条件: 试件的干湿状态、温度等。

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将该疲劳模型嵌入到力学-经验设计软件中,工程师就可以计算出在预测交通荷载谱下,石灰稳定基层底部的应力水平,进而利用疲劳方程预测其达到破坏时的荷载作用次数,实现基于疲劳寿命的精准设计。这对于承受重载的港口道路、矿区道路和高速公路的设计具有重大意义。

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