基于數(shù)值模擬的瀝青混合料抗反射裂縫能力分析.pdf

1、作為我國(guó)高等級(jí)公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式，半剛性基層瀝青路面的病害一直以來都困擾著道路工作者。這其中，反射裂縫是比較嚴(yán)重的一個(gè)問題。對(duì)于反射裂縫的傳統(tǒng)分析和研究是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析或者基于斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)的理論分析以及有限元分析。
　　 這些理論分析和有限元分析對(duì)于作為非均質(zhì)材料體系的瀝青混合料內(nèi)部的細(xì)觀結(jié)構(gòu)的模擬不足、認(rèn)識(shí)也有限。離散單元方法則可以有效地解決這種問題，離散元軟件PFC可以比較真實(shí)地模擬粗集料、瀝青砂漿和空隙構(gòu)成的三相非

2、均質(zhì)材料體系。PFC提供豐富的黏結(jié)模型可以方便地模擬集料內(nèi)部，瀝青砂漿內(nèi)部以及二者界面上的黏結(jié)，并且PFC內(nèi)嵌的FISH語言使其成為強(qiáng)大的開放系統(tǒng)，可以接入用戶編制的程序，模擬特殊的本構(gòu)模型、加載方式等復(fù)雜問題。
　　 本文旨在應(yīng)用離散元方法分析半剛性基層開裂后在行車載作用下裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)受到瀝青混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響，探索混合料抵抗反射裂縫的機(jī)理，分析混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)反射裂縫擴(kuò)展的速率以及路徑的作用。
　　 論文首先

3、應(yīng)用有限差分計(jì)算軟件FLAC計(jì)算了在車輛荷載的作用下，基層開裂前后含LSPM層和半剛性層的復(fù)合基層瀝青路面中LSPM層底的力學(xué)響應(yīng)，為PFC的細(xì)部模擬提供邊界條件，從而實(shí)現(xiàn)從宏觀的路面結(jié)構(gòu)到瀝青混合料細(xì)部結(jié)構(gòu)的跨尺度模擬。在離散元細(xì)觀模擬的部分，論文依據(jù)級(jí)配、空隙等參量，建立了半剛性層和LSPM層的雙層復(fù)合模型;分別選取了粗集料和瀝青砂漿的黏結(jié)模型，描述了宏觀性能與細(xì)觀參數(shù)的聯(lián)系，確定了細(xì)觀參數(shù)，設(shè)置了半剛性基層內(nèi)的裂縫;然后分析裂縫尖

4、端處的應(yīng)力集中以及裂尖應(yīng)力場(chǎng)受到粗集料和空隙等因素的影響;基于對(duì)以上影響因素作用的分析，討論并且歸納了瀝青混合料抗反射裂縫的機(jī)理。
　　 在裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，論文應(yīng)用FISH語言編制了瀝青砂漿內(nèi)部以及砂漿-集料界面上黏結(jié)在應(yīng)力作用下的損傷程序;比較分析已有的關(guān)于疲勞損傷和離散元的研究成果，確定了疲勞損傷的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了荷載重復(fù)作用下的裂縫的擴(kuò)展;并且探討了粗集料、空隙等混合料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)因素對(duì)反射裂縫向上擴(kuò)展的速率和路徑