基于數(shù)值模擬的瀝青混合料抗反射裂縫能力分析.pdf

1、作為我國高等級公路的主要路面結(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，反射裂縫是比較嚴重的一個問題。對于反射裂縫的傳統(tǒng)分析和研究是室內(nèi)實驗分析或者基于斷裂力學和損傷力學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于作為非均質(zhì)材料體系的瀝青混合料內(nèi)部的細觀結(jié)構(gòu)的模擬不足、認識也有限。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、加載方式等復雜問題。
　　 本文旨在應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力場受到瀝青混合料內(nèi)部細觀結(jié)構(gòu)的影響，探索混合料抵抗反射裂縫的機理，分析混合料細觀結(jié)構(gòu)對反射裂縫擴展的速率以及路徑的作用。
　　 論文首先

3、應用有限差分計算軟件FLAC計算了在車輛荷載的作用下，基層開裂前后含LSPM層和半剛性層的復合基層瀝青路面中LSPM層底的力學響應，為PFC的細部模擬提供邊界條件，從而實現(xiàn)從宏觀的路面結(jié)構(gòu)到瀝青混合料細部結(jié)構(gòu)的跨尺度模擬。在離散元細觀模擬的部分，論文依據(jù)級配、空隙等參量，建立了半剛性層和LSPM層的雙層復合模型;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觀參數(shù)的聯(lián)系，確定了細觀參數(shù)，設置了半剛性基層內(nèi)的裂縫;然后分析裂縫尖

4、端處的應力集中以及裂尖應力場受到粗集料和空隙等因素的影響;基于對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理。
　　 在裂縫尖端應力場計算的基礎(chǔ)上，論文應用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)，實現(xiàn)了荷載重復作用下的裂縫的擴展;并且探討了粗集料、空隙等混合料內(nèi)部細觀結(jié)構(gòu)因素對反射裂縫向上擴展的速率和路徑