荷载作用下高模量沥青路面结构细观力学分析

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文荷载作用下高模量沥青路面结构细观力学分析Micro-mechanicalAnalysisofHighModulusAsphaltPavementStructureunderLoad培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：贺莹校内导师：司春棣教授校外导师：赵峰高工二〇一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

2、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要沥青混合料是一种广泛应用于道路工程中的路面材料，它是各向异性多相复合材料。

3、有限元方法一般是将沥青混合料看作均质材料，从宏观角度进行唯象研究，但却忽视了沥青混合料的内部细观结构，难以揭示内部细观结构的受力、变形等特点。所以，本文将沥青混合料视为集料与矿料、沥青、介于两者之间界相的三相材料，建立了沥青路面结构模型，从细观角度出发，研究静载、振动荷载作用下路面结构的力学特征。首先，选择合适的半刚性基层沥青路面结构，分别对每层路面材料进行室内单轴压缩试验，并得到各自的轴向应力-应变曲线图。其次，采用颗粒流离散元软件PFC2D随机生成各层路面材料，建立单轴试验的数值模型。通过不断调整各细观参数，使其试验所得的轴向应力-应变曲线与数值模拟所得的轴向应力-

4、应变曲线一致，进而分析了平行粘结弹性模量、摩擦系数、粘结半径、粘结强度等颗粒细观参数对沥青混合料宏观力学特征的影响。最后，依据已确定的各层细观参数，建立了高模量沥青路面结构模型与普通沥青路面结构模型，在高模量沥青路面中，将中面层设置为高模量层，而在普通沥青路面中，中面层采用与上面层相同的材料。模拟了两种路面结构在静载作用下颗粒间接触力分布、力链显示、位移(变形)、拉压应力、剪应力方面的区别，分析表明，在静载作用下，中面层设置为高模量层可有效改善沥青路面的受力状态，降低路面变形，提高沥青路面的抗车辙性能。在此基础上，模拟了两种路面结构在振动荷载作用下的变形、拉压应力、剪应

5、力分布等力学状态的细观特性。关键词：沥青混合料；高模量沥青中面层；颗粒流离散元；单轴数值模拟；细观参数；细观力学分析AbstractAsphaltmixtureisakindofpavementmaterialwidelyusedinroadengineering,itisanisotropicpolyphasecompositematerial.Thefiniteelementgenerallyregardsasphaltmixtureasahomogeneousmaterial.Thephenomenologicalstudyiscarriedoutfromthem

6、acroscopicview,buttheinternalmeso-structureofasphaltmixtureisneglected,anditisdifficulttorevealthecharacteristicsofthestressanddeformationoftheinternalmeso-structure.Therefore,theasphaltmixtureisregardedasthethree-phasematerialofaggregateandmineralmaterial,asphaltandtheboundarybetweenthe

7、m,andtheasphaltpavementstructuremodelisestablished.Fromthemicroscopicview,themechanicalcharacteristicsofpavementstructureunderstaticloadanddynamicloadarestudied.Firstly,thesuitablesemi-rigidbaseasphaltpavementstructureischosen,andtheindooruniaxialcompressiontestofeachlaye