基于离散元法的多孔沥青混合料空隙衰变研究

摘要

随着我国交通运输事业的高速发展，对沥青路面的使用性能要求越来越高。我国目前使用的沥青路面主要是密级配沥青混凝土路面，这种路面具有密实耐久等特点，但是随着使用时间的延长和荷载的重复作用，路面的抗滑性能明显下降。为了提高沥青路面的使用安全性，排水路面和抗滑磨耗层（这两种路面统称多孔路面）因雨天具有很好的表面连通空隙而具有很好的使用价值。因此，随着道路安全要求的提高，多孔沥青路面因其降噪、抗滑、排水的优良特性而得到越来越广泛的应用。
　　 目前，多孔沥青混合料的研究大多局限于大量的重复室内试验，因此虚拟试验具有实际意义。论文以离散元理论为基础，通过PFC2D软件，建立了多孔沥青混合料的二维车辙板数字试件以及虚拟车辙试验，并通过室内试验验证了其可靠性。设计了按照空隙级配生成试件空隙的算法，并通过室内试验验证了正确性。通过室内静态蠕变试验获得参数，经前人研究所得公式进行改进拟合，得到多孔沥青混合料的微观参数值。对虚拟程序所得结果设计了空隙信息获取的算法，准确地计算得到虚拟车辙试验后车辙板试件中的空隙率。
　　 论文通过分析虚拟车辙板试件试验前后的空隙信息，研究二维平面上空隙率、空隙数量、空隙等效直径等参数的变化。论文分析空隙率衰变的影响因素分别为荷载大小、荷载作用时间、温度和初始空隙率，利用车辙试验依次分析影响因素与空隙率衰变的关系，并建立基于关键性影响因素的多孔沥青混合料空隙衰变模型。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多孔沥青混合料离散元模型的研究

1．2．2 多孔沥青混合料空隙信息的研究

1．2．3 多孔沥青混合料空隙率及渗透系数室内试验方法研究

1．3 主要研究内容及技术路线

第二章 多孔沥青混合料细观结构研究

2．1 多孔沥青混合料密度的试验分析

2．1．1 密度的测试研究

2．1．2 理论最大相对密度试验方法确定

2．2 空隙率的测试研究

2．3 横向渗水性能测试研究

2．4 本章小结

第三章 多孔沥青混合料二维车辙板试件生成

3．1 离散元方法及PFC

3．1．1 离散元方法基本原理

3．1．2 离散元法的计算流程

3．1．3 PFC2D简介

3．2 二维数字试件的生成

3．2．1 二维级配的确定

3．2．2 不规则形状颗粒生成过程

3．2．3 二维车辙板试件的生成

3．3 微观参数的选取

3．3．1 离散单元接触本构模型

3．3．2 沥青混合料各组分的微观接触行为

3．3．3 沥青混合料微观参数的确定

3．4 本章小结

第四章 虚拟车辙试验与室内试验校准

4．1 二维车辙板试件生成算例

4．2 虚拟车辙试验设计

4．2．1 加载方式

4．2．2 基于虚拟车辙试验的空隙信息获取

4．2．3 虚拟车辙试验分析

4．3 室内车辙试验

4．4 本章小结

第五章 多孔沥青混合料空隙衰变数值分析

5．1 多孔沥青混合料空隙衰变行为探索

5．2 空隙衰变的影响因素分析

5．2．1 荷载的大小

5．2．2 荷载作用时间

5．2．3 环境温度

5．2．4 初始空隙率

5．3 空隙衰变的多因素综合分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 论文主要结论

6．2 有待进一步研究的建议

致谢

参考文献