بررسی نحوه گسترش ترک‏ های خستگی در روسازی آسفالتی در اثر تغییر دما، با استفاده از فرضیه مکانیک شکست

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران

2 کارشناس ارشد راه و ترابری

چکیده

یکی از خرابی ‏های اصلی و مهم که در روسازی‏ های آسفالتی اتفاق می ­افتد ترک ‏های ناشی از خستگی می ‏باشد، که در بخش پایینی مقطع آسفالتی پدید می ‏آیند و سپس با تکرار بار به سمت بالا گسترش می ‏یابند. پیدایش این نوع ترک ‏ها در مقاطع آسفالتی با ضخامت کم، رایج است. در این پژوهش، برای شناخت بهتر و درک بیشتر نحوه­ ی گسترش ترک ‏های روبه بالا و پارامترهای مؤثر در آن، از روش مکانیک شکست استفاده شده و پدیده­ ی ترک و نحوه پیشروی آن در روسازی در سه دمای کم، متوسط و زیاد تحلیل نظری گردید. نتایج نشان داد که مقدار ضریب شدت تنش ارتباط مستقیمی ‏با فاصله مرکز بارگذاری از ترک دارد. همچنین، مشاهده شد که در حالت اساس دانه ‏ای مقدار ضریب شدت تنش در حالتی که بار در نزدیکی ترک قرار دارد افزایش بیشتری را نسبت به حالت اساس سیمانی نشان می ­دهد. این مسئله، تأثیر زیاد نوع اساس، بخصوص اساس دانه ‏ای، را بر تغییرات ضریب شدت تنش نشان می ‏دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Fatigue Cracks Propagation in Asphalt Pavements due to Temperature Changes using Fracture Mechanics Theory

نویسندگان [English]

  • M. Fakhri 1
  • P. Karimi Abyaneh 2
چکیده [English]

Fatigue cracking is perceived as one of the primary failures in asphalt pavements. This type of failure originates from the bottom of asphalt layer and then spreads upward as a result of repeated loading. Emersion of this type of cracks is common in asphalt sections with less thickness. In this research, for a better understanding of the mechanisms and parameters of fatigue cracks propagation, the fracture mechanics approach was used. Subsequently, the crack phenomenon and its extension in pavements were theoretically analyzed under three temperatures: low, medium, and high. The results showed that the stress intensity factor is directly correlated with the distance of loading from the center of the crack. Moreover, stress intensity factor was observed to increase more rapidly when the load is applied near the crack in case of having granular base compared to concrete base. This highlights the high impact of type of base, especially granular base, when it comes to changes in stress intensity factor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pavement
  • Asphalt
  • Bottom-up Cracking
  • Crack Propagation
  • Fracture Mechanics

کریمی ابیانه، پ. سال 1392. "تحلیل ترک­های بوجود آمده در روسازی تحت اثر بارگذاری وسایل نقلیه". پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب.

Kim, H. and Buttlar, W. G. 2009. “Finite element cohesive fracture modeling of airport pavements at low temperatures”. Cold Reg. Sci. Technol. 57: 123-130.

Labuz, J. F. and Dai, S. 1994. “Cracking of Asphalt Concrete at Low Temperatures”. Research Report, Center for Transportation Studies, University of Minnesota.

Kim, K. W., Doh, Y. S. and Lim, S. 1999. “Mode 1 reflection cracking resistance of strengthened asphalt concretes”. Constr. Build. Mater. 13(5): 243-251.

Li, X. J. and Marasteanu, M. O. 2010. “Using semi circular bending test to evaluate low temperature fracture resistance for asphalt concrete”. Exp. Mech. 50: 867-876.

Lugmayr, R., Jamek, M. and Tschegg, E. K. 2009. “Mechanism of fatigue crack growth and fracture behavior in bituminous roads”. Adv. Test Charact. Bituminous Mater. II: 807-816.

Mohammad, L. N. and Alshams, L. B. 2005. “Fracture resistance characterization of superpave mixtures using the semi-circular bending test”. J. ASTM Intl. 2(3): 135-149.

Muskhelishivili, N. J. “Some Basic Problems of the Mathematical Theory of Elasticity”.

Sadrnejad, S. A., Ghanizadeh, A. R. and Fakhri, M. 2011. “Evaluation of three constitutive models to characterize granular base for pavement analysis using finite element method”. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(7): 778-786.

Westengaard, H. M. 1939. “Bearing pressure and cracks”. J. Appl. Mech. 6(2): 49-53

Williams, M. L. 1957. “On the stress distribution at the base of a stationary crack”. J. Appl. Mech. 24: 109-114.