《基于离散元的沥青混合料高温性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
糸兩：硕ｄｒ学位论文基于离散元的漏青混合料高温性能研究专业名砍：道路与铁道工程研究生姓名：唐俊讳导师姓名；高巧 ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＨＩＧＨＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＡＳＰＨＡＬＴＭＩＸＴＵＲＥＵＳＩＮＧＤＩＳＣＲＥＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ仿ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅＢＹＴａｎＪｕｎｗｅｉｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＧａｏＹｉｎｇＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＣｏｌｌｅｅｐｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｒｃｈ２０１５ 东南大学硕止学位论文东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位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，除了文中特别加标注巧致谢的地方外，。尽我所知论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用一过的材料。与我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。研究生签名：Ａ＾曰期：Ｍ．Ｕ＞７东南大学学位论文使用授权岸明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的，可Ｗ采用影印复印件和电子文档、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内一容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式干Ｉ）Ｊ登论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。：為评导师签名研究生签名：糸日期； 东南大学硕±学位论文摘要淑青混合料高湿性能不足会导致洒青路面在行车荷载的作用下出现车徹，起皱，推，降低路面的抗滑能力移，拥包等病害，其中车澈会影响路面的平整度，甚至影响行车的舒适和安全。传统的室内试验方法不仅需要消耗大量时间和成本，而且鉴于彻青混合料材料的不均匀性和复杂性，室内研究方法的重复性和再现性较差。离散元方法可为況，对提高洒青路面的使用性能具有重要意义青混合料的性能分析提供辅助手段。论文利用离散元方法对巧青混合料的高温性能进行了分析：首先，，构建代表不同组分的模型基于巧青混合料三相组成的结构特征，最终得到了具有级配特征Ｗ及粗集料表征能力的紙青混合料离散元颗粒模型。其次，通过完成室内试验，通过宏观参数与微观参数的转化关系，得到巧青混合料虚拟试件各组分间的微观接触参数，将室内试验与虚拟试验结果进行对比。再次，通过变化不同的级配及混舍料的油石比，进行相应数字试件的虚拟单轴臨变试验，分析各档集料和渐青用量对混合料高温性能影响的主次关系。其中，源青用量对－－島温性能影响最大，其次是４．７５９５ｍｍ，５．２ｍｍ．集料再次为９．１３集料。最后，保证渐青砂浆的微观接触参数不变，变化巧青混合料２．％ｉｍｎＷ上粗集料的含量，分析虚拟试验的结果，并对不同级配渐青混合料的接触力，速率，位移参数进行：接触力，速率－位移都可Ｗ预测況青混合料的高温性能微观分析。研究发现。若砂浆内部，、砂浆与集料之间的受力越均匀或者粗集料之间的接触力均值越小，巧青混合料的高温性能越好；若粗集料的竖向位移和移动角越小，巧青混合料的高温性能越好；若一试件的宏观应变速率或集料平动，且、转动速率越小集料在受荷载方向平动达到第个速率峰值时所对应的时步数更小，巧青混合巧的高温性能越好。另外，对高温荷载下不同粒径粗集料的相应进行分析，可Ｗ发现：粗集料的粒径越小，发生大抱围竖向位移的概率越小；较细粒径的粗集料更易发生横向移动，其转动角更大。－２０－ｍｍ－在进行中面层ＡＣ淑青混合料的级配设计时，论文建议４７５９，９ｍｍ．．５．５１３．２集料质量分数不低于集料总质量的２０％和１５％。在控制集料４．７５ｍｍ筛孔通过率低于４５％２－．３６４．７５ｍｍ的同时，建议集料的质量分数不低于总质量的１５％。关键词況青混合料；高温性能；离散元方法；级配；微观分析Ｉ 东南大学硕±学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴ民ｕｔｔｉｎ揉ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ＾ｓｈｏｖｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｄｉｓｅａｓｅｓｍａｙａｐｐｅａｒ０打ｔｈｅｓｕｒｆｅｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔ＇ｐａｖｅｍｅｎｔｄｕｅｔｏｔｈｅｌａｃｋｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｓｈｉｈｔｅｎｅｒａｔｕｒｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．民ｕｔｔｉｎｇｈａｓａｇｐｐｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｉｉｃｔｏｎａｖｅｍｅｎｔｐｌａｎｅｎｅ巧，ｗｈｉｃｈａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｓｓｋｉｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｅｖｅｎａｆｆｅｃｔｓｐｄｒｉｖｉｎｃｏｍｆｏｒｔａｎｄｓａｆｅｔ．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆ打ｏｎｕｎｉｆｏｒｍａｎｄｃｏｍｅｘｍａｒａｅｍｅｏｄｏｆｇｙｐｌｔｅｉｌ化ｔｈｒａｄｏｎａａｂｏａｔｉｔｉｌｌｒｔｏｒｙｔｅｓｔｒｅｑｕｉｒｅｓｎｏｔｏｎｔｙ过ｌｏｔｏｆｔｉｍｅａｎｄＣＯ巧ｂｕｔａｌｓｏｈａｓｄｉｆｉｃｕｌｔｉｅｓ，ｆｉｎｉｓｈｉｎｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｐｅａｔａｂｒｅｅｍｅｅｏｄｃｇｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙｓｔｕｄｉｅｓ．ＤｉｓｃｔｅＥｌｎｔＭｔｈａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒａｕｘｉｌｉａｒａｎａｓｓｏｆｈｉｅｒａｕｒｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｍｘｕｒｅｓｙｆｙｉｇｈｔｅｎｐｔｐｐｈａｌｔｉｔ．Ａｎｄｉｔｉｉｎｐｏｒｔａｎｔ化ｉｎｐｒｏｖｅｐａｖｅｍ货ｉｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＤｉｓｃｒｅｔｅＥｔｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄａｂｏｕｔｈｉｇｈｔｅｎ＾ｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ：Ｆｉｒｓｔｌａｓｌｔｍｉｘｕｒｅｗａｉｖｉｉｎｃｏａｒａｒｅｔｅａ．Ｔ，ｈａｔｓｄｄｅｄｔｏｓｅａａｓｈａｌｔｍｏｒｔａｒａｎｄｈｅｙｐｇｇｇ，ｐｇｐａｓａｍｘｘｉｒｅｓｃｒｅｅｅｍｅｎｅｗａａｃｃｏ．ｐｈｌｔｉｔｄｉｔｅｌｔｍｏｄｌｓｂｕｉｌｔｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｉｂｒｅｎｔｃｏｎｇｊｏｎｅｎｔＳｅｃｏｎｄｌｙ，ａｆｔｅｒｃｏｎｐｌｅｔｉｎｇｌａｂｏｒａｔｏｒｙｔｅｓｔ，ｍａｃｒｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｍｉｃｒｏｓｃｏｉｃａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｃｏｎｖｅｒｓｉｏｆｏｒｍｕｌａＴｈｅ打ｈｅｒｓｕｌｏｆｖｕａｌｓｐｐｙ打．ｔｅｔｉｒｔ化ｔｗａｓｃｏｍａｒｅ过ｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒ既．ｐｙｔｔＡｇａ卸ｖｉｒｔｕａｌｕ打ｉａｘｉａｌｃｒｅｅｐ化Ｓｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｔｕｄｙｃｒｅｅｐｗｈｅｎｖａｒｙｉｎｇｒａｄａｔｉｏｎｇａｎｄａｓｈａ－ｌｔａｒｅａｒａｔｉｏＣｏｒｒｅｌａｉｏ打ｏｆｄｉｆｅｒｅｎｆａｃｏｒｓ＞ｈｉｈｅｉＴｅｒａｕｒｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｇｇｇｔｅ．ｔｔｔＵｇｔ＾ｔｐｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｓｐｈａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｔｈｅｍｏ巧ｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｍｇｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙａｇｇｒｅｇａ化ｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｆｒｏｍ４．７５ｍｍ化９．５ｍｍ，ｔｈｅｎｆｏＢｏｗｅｄｂｙａｇｇｒｅａｔｅｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｆｒｏｍ９．５ｍｍｔｏ１３．２ｍｍ．ｇＦｉｎａｌｌｙ，ｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔｃｏｎｔａｃｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｓｐｈａｌｔｍｏｒｔａｒ，ｔｈｅｃｏｒＵｅｎｔｏｆａｇｇｒｅｇａｔｅｄｉａｍｅｔｅｒｒｅａｔｅｒｔｈａｎ．３６ｍｍｗｅｒｅｃ．Ａｆｔｅｒａｈｅｒｅｓｕｓｏｆｖｒｕａｅ？ｅｒｍｅｎｗｅｒｅｇ２ｈａｎｇｅｄｔｈｔｔｌｔｉｔｌ＾ｉｔｍ－ａｎａｌｚｅｄａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｉｃｒｏａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｖｅｌｏｃｉｔｄａｃｅｍｅｎｗｅｒｅｙｉｓｌｔ，ｐ，ｙ，ｐｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｏｒａｓｐｈａ。ｍｉｘｔｕｒｅ，ａｍｏ巧ｕｎｉｆｏｒｍｃｏｎｔａｃｔ负ｒｃｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍｏｒｔａｒ，ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｏｒａｒｎｄｔｈｅｒｅａｅｌｌｅｒｍｅａ打ｆｏｒｃｅｂｅｗｅｅ打ｔｈｅｃｏａｒｓｅａｒｅａｌｋｒｔａａｇｇｇｔ，ａｓｍａｔｇｇｇｔｅ，ａｎｄａｓｍａｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅ，ａｎｄａｓｍａｌｌｅｒｓｔｒａｉｎｒａ化ｏｆｔｈｅ化ｓｔｐｉｅｃｅｓ，ａｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅｂｅｈａｖｅｄａｂｅｔｅｒｈｈｅｍｅｒａｕｒｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓａｌｓｏｓｕｄｅｄａａｒｅａ：ｅｒｅａｃｉｇｔｐｔｐ．Ｉｔｔｉｔｈｔｇｇｇ１ｈｅｄｐｅａｋｓｐｅｅｄｍｏｒｅｑｕｉｃｋｌｙｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏａｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅｈａｄａｓｍａｌｌｅｒｖｅｒｉｃａｌｄｉｓｌａｃｅｍａｂｉｅｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｌａｃｅｍｅｎｎｄｒｏａｉｏ打ｎｌｅｗｈｅｎｈｅｔｐｅｎｔ＾ｇｇｐｔａｔｔａｇｔｄ．ｉａｍｅｔｅｒｄｅｃｒｅａｓｅｄ＂ｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒｔｈａｔｔｈｅＣＯ口ｔｅｎｔｏｆ过ｇｇｒｅｇａｔｅｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｆｒｏｍ４．７５ｍｍｔｏ９．５ｍｍ，９．５ｍｍｔｏ１３．２ｍｍｓｈｏｕｌｄｂｅｍｏｒｅｔｈａｎ２０％ａｎｄ１５％ｓｅｐａｒａｔｅｌｙｗｈｅｎｄｅｓｉｇｎｇｒａｄａｔｉｏｎＴｈｅｐａｓｓｉｎｇｒａｔｅｏｆａ呂ｇｒｅｇａｔｅｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ４．７５ｍｍｓｈｏｕｌｄｂｅｌｅｓｓｔｈａｎ４５＾０，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔ．饥ａｇｇｒｅｇａｔｅｗｉｈｄｉａｍｅｔｅｒｆｒｏｍ４７５ｍｍｔｏ９．５ｍｍｓｈｏｕｌｄｂｅ证ｔｈａｎ１５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅ；Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍ过打ｃｅ；ＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ；Ｇｒａｄｕａｔｉｏｎ；ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｎａｌｙｓｉｓＩＩ 东南大学硕±学位论文目录摘要ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＩＩＩｌｌ一第章绪论１１．１研巧背景１１．２研究外现状分析２１．２．１巧青混合料高温性能研巧现状２１．２．２离散元方法国巧外研巧现状５１．３研巧方法及内容８１．４研巧技术路线９第二章满青混合料虚拟试件的装配１１２１１．１ＰＦＣ内置本构模型简介２丄１接触刚度模型１１２－１２１２．滑动模型２丄３粘结模型１２２．２粘弹性本构模型１３２．３数字试件内模型布置１４２型参数与宏观性能的关系１．４模６２４．１１７．模型分析２．４．２接触粘结模型参数１７２．４．３Ｂｕｒｐｒｓ模型参数１８ｇ．５巧青混合料微观参数的确定２２１２１２２．５．集料微观参数的确定２．５．２巧青砂浆参数的痛定２２２２５．６本章小结第互章规青混合料虚拟单轴廳变试验ｎ－３．１离散元法运算基本准则２７３．１１２７．基本方程３丄２离散元法计算及求解２８３．２渐青混合料虚拟试件的生成２８ＩＩＩ 东南大学硕±学位论文３．３巧青浪合料虚拟单轴蠕变试验巧３．３．１计算时步的确定２９３．３．２阻尼的选取３０３．３．３时温等效效应３０３１３．３．４虚拟试验和室内试验结果３海合料高溫性能的影响因素２．４渐青３３．４．１況青混合料级配及油石比的设计３２．２３．４基于灰摘法的渐青混合料蠕变劲度分析３３３３７．５本章小结第四章渐青混合料单轴蠕变下的细观研究巧４．１改进级配试验的验证巧４．２巧青混合料的接触力研巧４１４２．１４．棚青砂浆内部的接触力研究１４．２２巧４４．青砂浆与集料间接触力研巧４．２．３集料间接触力研巧４６４．３巧青混合料内部位移研巧４９４．３．１巧青砂浆的位移研究４９４２５１．．３．集料的位移研究，４．４浙青混合料的速率研巧５８４．４．１试件的宏观应变速率５８４．４．２集料的速率研巧巧４．５本章小结６３５第五章结论与展望６５．１主要研巧成果６５５．２６５５．３臟６６参考Ｓ献６７致７１ｉｉＩＶ 第一章绪论第一章绪论１．１研巧背景近年来我国的经济快速发展，高速公路的建设事业突飞猛进，況青路面由于其施工机械化程度高，，、使用性能优良等特点不仅成为我国高速公路的主要路面结构形式也在低等级道路上得Ｗ广泛应用。巧青路面直接受车辆荷载和大气因素的影响，同时妨青一泡合料的物理，，力学性质与外界环境和时间因素紧密相连所Ｗ況青混合料必须具有，。，巧定的稳定性和耐久性，Ｗ便使路面能够提供给车辆稳定永久的服务其中青混合。，浙青路面的强度料的稳定性包括高温稳定性，低温稳定性Ｗ及水稳定性通常条件下与刚度（模量）随温度升高显著下降，为了保证渐青路面在高温重载的作用下，不致产生诸如车撤，，拥包等病害，巧青路面应具有良好的高温稳定性，起皱推移。对于渠化交通的渐青混凝±路面，车徹是路面高湿性能不足的主要表现方式。随着交通量的不断增长Ｗ及车辆斤驶的渠化，在行车荷载的重复作用下，源青路面会产生永久变形，而随着永久变形的逐渐累积，路的表面层会出现显著的车徹。车徹产生时轮迹处由于汲青层厚度变薄，面层及路面结构层的整体强度降低，这可能诱发路面产生其他病害；而车澈会降低路面的平整度，同时车撤产生导致雨天路表排水不畅，降低影响行车的舒适性；，，路面的抗滑能力，甚至会由于车撤内积水导致车辆飘滑影响行车的安全性。显然车敏的产生严重影响路面的使用寿命和服务质量，所Ｗ況青混合料的高温性能值得关注。国内外道路材料领域的学者们对如何提高源青混合料高温性能进行了广泛的研究，内容涉及有关渐青混合料级配设计方法、高温重载条件下预测湖青路面永久变形、获取路面永久变形的方法及渐青混合料性能评价等。它们更多的是相关況青混合料高温性能的室内经验性研巧，其不仅需要消耗大量时间和成本，且鉴于巧青混合料材料的不均匀性和复杂性，研究方法的重复性和再现性也不尽令人满意，且该方法不能深入到巧青混，从细观角度上研究源青混合料永久变形过程中内部结构的变化合料内部。近年来。，离散元方法开始被引入到汲青混合料材料及结构性能的分析中相比传统，方法，离散元方法可较好的反应源青混合料的不连续特性从细观角度研究巧青混合料的内部结构变化，室；而通过该方法内试验的重复性和再现性问题亦可得到解决。论文采用Ｈ维颗粒离散元软件ＰＦＣ３Ｄ，在现有生成包含集料，渐青砂浆及空隙相的虚拟数字试件方法的基础上，获取渐青混合料虚拟试件各沮分间的接触参数：变化渐青混合料的级配，通过建立的渐青混合料Ｈ维离散元虚拟单轴蠕变试验，分析不同级配对虚拟试验结果的影响，，并分析不同级配条件下巧青混合料蠕变过程中内部结构的变化情况验证离散元方法对于研巧巧青混合料级配设计的适用性，为巧青混合料高温性能分析提供辅助手段，并对提高浙青路面的使用性能具有重要意义。１ 东南大学硕±学位论文１２研．巧外现状分析１．２．Ｕ历青混合料高温性能研究现状车徹是彻青混合料高温稳定性不足的主要表现方式，是巧青路面在汽车荷载防腐作用下产生竖直方向永久变形的累积。车输根据形成原因的不同，可分为失稳型车撤，结构型车徹和磨耗型车撤一。其中失稳型车徹是通常所说的车徹，也是最常见的种车撤，这种车撤对路用性能影响最为严重。它是由于在车轮荷载的反复作用下，渐青混合料结构层的剪应力超过了抗剪强度，其内部材料的流动产生横向位移而产生，通常产生于轮迹处。如图１，．１所示车输的产生表观上是轮迹处的下陷，轮迹处旁两侧材料的隆起。，当源青混合料的高温稳定性不足时通常情况下，在外力作用下就会产生这种车澈。？心：？扭一—１句＾三！二Ｉ爲＾一／—一―－一一－，护三含；：＞＾―心巧ｎｙ蹄龄＂茄Ｋ图．１１路面的典型车撤图１．２行车荷载下车撤发展情况而一般车徹的形成过程主要分为Ｗ下Ｈ个阶段：Ｉ：由于棚青混合料的结构特性，开始阶段的压密在行车荷载的作用下，半流动状态的巧青胶结料挤入矿料间隙中，在这个过程中形成Ｗ粗集料为骨架的结构。：高温下的巧青混合料在行车轮载的作用下況青混合料的流动，巧青和巧青胶浆发生流动，最终致使骨料结构失稳。而路面受载处将由于渐青混合料的流动变形产生压缩变形。矿质骨架的重排及破坏：经历上述阶段后，混合料中的集料骨架将会在荷载的作用下沿着矿料接触面滑动，同时，巧青及渐青胶浆朝富集区流动，最终流向混合料的自由面。国内外对巧青路面车输的研巧开展很早９６２一。１年的第届ＣＳＤＡＰ（国际況青路面）结构设计会议，壳牌公司就提出控制路基顶面的垂直压应变来控制车撤上。半个世纪Ｗ来，：车澈的形成机理研究的相关领域主要包括，车橄形成的影响因素，车撤形成的预估等。①车撤的形成机理ＷＳｍｓｏｎｉｐ等研巧发现车徹的产生主要来源于巧青混合料的横向失稳变形，而湖青混合料在压密阶段产生的车澈很小ｔＵｌ。Ｗａｅ狙ｅｋｈｅｅｔ等认为：若基层的强度足够，路面巧青面层的混合料会由于剪切变形产生车徹。首先车输由各结构层（主要是±基）垂直变形的积累产生，然后因为巧青混合料的剪切变形逐渐加深，后者所形成的车撤与各层材２ 第一章绝论料的稳定性有关。Ｅｉｓｅｎｍａｎｎ和Ｈｉｅｒ，ｌｍ对车撤板的变形研巧发现荷载作用的初始阶段混合料的压密变形是车徹的形成的主要原因；随着荷载作用次数的增加，轮迹下方下陷的混合料体积逐渐与两侧隆起体积接近一，说明压密完成后车澈进步发展的主要原因是渐青混合料的侧向流动变形。东南大学的环道试验研巧结果表明，巧青混合料剪切流动产生的车徹变形占车徹总变形的８０％Ｗ上Ｗ。现在，学者们己广泛接受了剪切变形是形成巧青路面永久变形即车徹的主要原因。②渐青混合料高温性能影响因素影响路面车撤的因素主要包括材料和外部环境两方面。集料方面，Ｕｇｅ和ＶａｎｄｅＬｏｏ的研究表明了集料的表观性质对渐青混合料高温性能的ｓｆｉ，其中棱角性较好的碎石效果较卵石好ｕｕｍ影响作用。Ｔｔ山ｅｒ等提出：表面纹理是影响混合料性能最大的因子一，其主要起到减小永久变形的作用，棱角性则在定程度上维持Ｗ．Ｂｒｏｗｎ和Ｐｅｌｌ的研究表明骨架的稳定性。级配方面，间断级配较连续级配的高温永久，且认为设是由于集料间较少的接触所致变形量大，并采用环道试验进行了验证。美国ＷｅｓｔＴｒａｃｋ环道试验结果表明：在最佳洒青用量时，淑青混凝±的车徹深度从浅至深依次，。，在单轴蠕变试验的基础上ａｈｂｏ为中粒式细粒式和粗粒式渐青性能方面，Ｍ化和Ｌｉｔｌｅ发现粘度较小的巧青会导致混合料的劲度较小，进而容易产生永久变形。Ｍｏｎｉｓｉｍｉ化，ＥＦｎｎ一ｐｐｓ和ｉ同样得到这结论并推荐在高温条件和较厚湖青层中使用粘度较大的渐青，巧青混合料的空隙率不能太大也不能太小胶结料。空隙率方面，太大易产生压密变形，太小则源青用量过多，亦容易引起车撤。ＷｅｓｔＴｒａｃｋ环道试验认为临界空隙率为４％。温度是路面车撤产生的重要外部因素。Ｈｏｆｃｔｒａ和Ｋｌｏｍ通过车徹试验发现当试验温ｐ‘‘‘’２０Ｃ增加到６０Ｃ时－－度从，车撤深度增加２５０％３５０％。有资料表明，在４０ｄ６０Ｃ范围内，’温度每提高５Ｃ，路面车徹变形将增加两倍。交通条件也是影响满青路面车徹产生的外７一［］研究表明当荷部因素之，包括荷载，行驶速率及渠化交通等Ｓ洗ａａｌＴｔａｂａｅｅ。ｙ和ａｂａ载増加量从４２ＫＮ増加到８６ＫＮ时，车撤增加量从２００％增加到４００％。另外，行驶速率越小，作用在路面的时间越长，变形越大，而渠化交通也加速了源青路面的变形。⑤巧青路面的车撤预估由于渐青混合料的特性较为复杂，況青路面所面临环境具有多样性，Ｗ及荷载作用下车徹形成发展的不同原因，预估渐青路面的永久变形成为了专业技术人员的重要研巧－难题，。目前国内外预估车澈的方法包括经验法、半经验半理论法、理论法。Ａ一一．经验法另方面就是种统计方法。经验法公式基于渐青路面车徹的观测值，结合材料层的永久变形与荷载。但是该方法只能预估个别工程的车徹深、材料的属性建立度，忽视了渐靑路面结构层所具有的整体效应，应用存在局限。Ｆｉｎｎ等人根据ＡＡＳＨＴＯ试验路的数据得到车撤预估公式：－－ｌ；ｌＤ＝＋１Ｗ－ｇ１．１７３０．７１７ｇｄ０．６５８１ｇ（）１１，８Ｗ１８８１．７２Ｎ式中，即磅（约）的等效单轴荷载作用次数，且该公式在況青面层厚度ｉ８大于１５ｃｍ时成立。３ 东南大学巧±学位论文Ｗ同样基于ＡＡＳＨＴＯ试验路的数据，ＡｒｃＭｌａ提出经验预估公式：－－．（＾２）１ｅｘｐ［片）］式中．Ｄ是时间；为ｉ断面的车徹深度（竣工时自下卧层）；Ｗ为ｆｉｔｔ、断面ｉ的车徹深度ｆｔｉ试件ｔ对应的累计姑载次数；是与路面特性相关的参数。国内方面，黄晓明等Ｗ于２０００年基于环道试验提出了经验预估模型；ＭＭ＝Ｈａ＋ｂ＼ｏＮ（－）Ｄ１３Ｒ＂｛ｇ）式中，Ｈ为汲青面层厚度，ａ，ｂ为回归系数，Ｎ为累计轴载作用次数。公式的精度较高，相关系数达到了化％８７，但是路面车徹深度并不简单随路面结构层的厚度增加而增力口。，公式的适用性有待进行深入研巧－Ｂ，．半经验半理论法又名力学经验法，该方法先计算结构层的应力然后结、应变合试验得到车撤与材料属性。Ｊａｃｏｂ通过理、路面结构及荷载条件之间的关系论统计并与，提出路面永久变形同弯沉试验数据拟合回归、材料属性相关参数及荷载累计作用次数的关系式：＋。１（２＞￡￣６成－４）（１＾Ｐ＾ｌ＋Ａ（）式中，６为路表弯沉，Ｎ，〇〇Ｗ为路表弯沉系数，为轴载累计作用次数，２为材料和１路面结构参数，，。该方法考虑了源青路面结构层的整体效应但力学理论并不完善无法预测某时期的路面车徹深度，并且〇１，ａ，的确定存在困难。？Ｗｉｔｃｚａｋ于２００４年提出了ＡＡＳＨＴＯ２００４模型公式：－３４１５５。＂Ａ．．，也＝．知尸１－５。１０（）（片，）式中，为综合修正系数，ｉ６。Ｖｉ，＾为综合修正系数该方法忽略了渐青混合料材２料特性对车撤的影响。Ｃ．理论法基于弹性层状理论或粘弹性层状理论计算路面结构层内部的应力分布，并通过应力与该层位应变的关系，最终得到渐青路面的永久应变。该方法预估车橄具有理一Ｒｉｎ种简单有效的预估方法，Ｂａｒｋｓｄａｌｅ和ｏｍａ论上的指导，是。其中提出了经典的弹性＇＇层状体系方法，该方法分层计算各层的变形，各层变形累加即得到总变形，计算公式为：二．ＡＰＡＺ（１－６）么片ｉ）＝１１一Ｐ式中，ＡＰ为路面结构层每层的永久变形，Ａ；￡为该层的塑性变形ｚ为该层的厚ｉ；，但其忽视了荷载上方的应力应变，没有考虑剪切流变产生度。该方法的理论较为简单的变形。Ｈｕｓｃｈｅｋ正的Ｍａｘｗｅｌｌ，基于粘弹性Ｗ修模型表征材料的粘性特性层状体系理论计算Ｂｓａｒ路面车撤。首先应用ｉ软件计算路面结构层内部应力应变，引入与车速相关的时间参４ 第一章绪论数：，得到下列计算公式ｔｈｔｈ＇＇＂＇＇＝．Ａ／＝．．ｚ／Ａ（１－７ｚ￡ｚ／ｔｆｅ＾ｃｒｆ７ｆ＾），，７（（）（））ＪＪＪＪ００００ｚ），Ａｈ为车撤深度（０为路面内部深度为ｚ时的永久应变ｏ（ｔ式中；ｓｚ；，为路面，内部深度为Ｚ时的竖向应力；１（ｔ）为粘壶的年度；ｔ为与车速相关的时间参数。此方法，还相比较弹性层状体系理论，不仅反映了路面材料的侧向流动可Ｗ反映材料在荷载作用下的固结。但粘弹性参数仅与时间有关。Ｄ．有限元法通过商用有限元软随着计算机效率的提高，有限元软件的发展，越来越多的研究者件预估车撤，ＳＳＹＳ。国外应用。其中ＡＢＡＱＵ和ＡＮ是目前应用最为广泛的有限元软件ｕ［Ｗａｅｅｌ，有限元预估车撤的研究开展得较早。Ｊ．Ｈ通过ＡＰＴ和ＰＵＲＷｈ试验建立有限元模型、边界条件、施工变量等影响车徹的因素。确定了包括路面形状、材料、荷载、测试环境井开发ＡＢＡＱＵＳ子程序，利用蠕变模型表征混合料的粘弹性特征，通过室内试验数据反＂［］根据室内试验获取況青混合料的算模型参数，最终证明蠕变模型的适用性。国内黄菲材料参数，应用ＡＢＡＱＵＳ建立车橄模型，分析了重复荷载作用下车撤形成和发展的规律。不仅分析了车澈作用下车徹模型内部的动力响应，并在相关研究的基础上提出了基于车徹等效的轴载换算方法。苏凯等对柔性基层和半刚性基层巧青路面的结构层内部剪应，力进行了分析，研究表明，荷载条件相同路面结构不同时路面内部剪应力存在较大差量、异，受内部基层模面层厚度、面层模量影响也较。剪应力受外部水平力的影响较大大。，目前，经，理论法持续发展，车撤的预估领域经过数十年的发展研究验法开始减少－半经验半理论法仍是主流，受到研究者的青睐。但；而有限元法具有广阔的发展前景，，是，学术界仍然不能清晰地解释路面车撤的发展机理不能精确地预估路面的车撤深度对温度场和动载作用下路面结构层的研巧并不充分。１２２．．离散元方法国内外研究现状ＤＥｍｅｎＭｅ）ｕｎｄａｌｌ１，离散元方法（ｉｓｃｒｅｔｅｌｅｔｔｈｏｄ是Ｃ于１９７年提出来的它的思想源［ｎ］，，自于分子动力学。离散元方法现在在岩±工程，力学，冶金农业化工等领域有广，亦被引入路面材料及结构的研究中来泛的应巧。而离散元方法在学者的开发下。其可很好的模拟渐青混合料材料内部的压密，集料的滑移，裂缝的产生及发育，具有独恃的优越性。国外应用离散元方法进行研巧的时间较早：１４［］Ｃｈａｎｇ和＼＾６６〇（＾提出了挪青混合料的新型离散元模型，分析不同的粘弹性模型－）（ａｘｗｅ，研究表明Ｂｕｒｓ模型Ｍｌｌ，ＫｅｌｖｉｎＶｏｉｇｔ，Ｂｕｒｇｅｒｓ在离散元方法中的适用性ｇｅｒ能够更好的模拟满青混合料中巧青砂浆的力学行为。１５Ｃｏ［］ｏｌｌｐ等运用简单的弹性模型研巧了离散元虚拟试件内部颗粒数量及接触刚度５ 东南大学硕±学位论文对材料宏观性能的影响，对虚拟试件进行单轴压缩试验，并提出了简单的粘弹性模型。ＹｏｕｆＷＴ通过Ｃ扫描仪获取巧青混含料试件的断面信息，将这些信息转换到二维和三维颗粒流程序（ＰＦＣ２Ｄ／ＰＦＣ３Ｄ）中从而建立离散元模型，并通过虚巧单轴压缩试验获取虚拟试件的动态模量，。研巧结果表明王维离散元模型较二维模型能够更加准确的预估动态模量。ｔｎ’ＷＡｂｂａｓ通过二维成像技术来获取巧青混合料的微观结构，通过有限元和离散元两种方法分析紙青材料在不同温度下的粘弹反应，并对实验室获得的轴向力Ｗ及剪切动态模量之间的差异作出解释。１＾＾Ｗｔａｎｇ，分析了渐青混合料的内部结构特征通过Ｘ射线并结合图像处理技术。提出基于离散元方法生成不规则集料的方法。另外离散元方法对模拟巧青混脊料，运用的压实过程，分析得到了在不同压实条件下混合料内部的力学响应。一Ｄ［Ｗａｉ提出可应用于预测概青混合料的粘弹性蠕变刚度的离散元模型，并开发了个用于测试渐青混合料的粘弹性蠕变刚度的程序，模拟的结果同室内试验能较好的吻合，表明离散元方法对于获取婦变刚度的适用性。ＰｓＬｌｉｕ等ＵｉＢｕｒｇｅｒｓ模型来模巧源青混合料的粘弹性行为，并提出了集料、砂浆的生成方法，还构建了四种本构模型分别表征满青混合斜中集料、砂浆内部及之间的接触行为。通过混合料室内试验验证模拟计算的动态模量及相位角，证明了所提出接触模型的适用性。Ｍａｈｍｏｕｄ等通过ＣＴ技术获取试件内部的微观结构，并结合测定的集料参数，利用二维颗粒流程序（ＰＦＣ２Ｄ）进行虚拟劈裂试验，将混合料的断裂力学性能与集料的级配＞、刚度、形状等性质１＾１及混合料内部结构联系起来。Ｐ４Ｚｅｅｅｗ］ｌｌ等通过ＣＴ技术获得渐青混合料试件的微观结构，完成ＤＳ民剪切流变试验，对试验结果进巧拟合得到巧青砂浆的粘弹性本构参数，然后对试件进行虚巧单辆蠕变试验。结果表明，虚拟试验结果与室内试验结果较为吻洽。Ｌｉｕ等通过对已建立理想化离散元模型的蠕变柔量试验，验证离散元方法的正确性，并基于此研究了集料性质对巧青混合料蠕变劲度的影响。结果表明：规青混合料的蠕变劲度随集料的长轴，圆度１＾＾及破碎面的变化而变化。在国内，況青混合料细观结构的研巧起步较晚：盛晓军利用二维颗粒流程序（ＰＦＣ２Ｄ）构建了巧青混合料的离散元模型，并对模型进行流变性能的数值模拟，结果显示其建立的模型在反应巧青混合料的蠕变、应力松弛Ｗ及动态特性等方面具有良好的表征能力。王端宜通过基于离散元方法的虚拟试验对渐青混合料的级配类型进行了研巧，同时还通过对巧青混合料的单轴压缩试验的模拟，结果表明，虚拟试验下巧青混合料的本构行为同真实试验相符，并研巧了不同细观接触参数对渐青漏合料本构行为的影响。肖昭然采巧Ｈ种接触模型对巧青混合料内部的相互作用进行描述Ｉ并通过对单轴压缩试验的模拟，分析混合料的变形Ｗ及应力情况从细观角度来分析巧青混合料的力学特征。６ 第一章渚论＾ＰＷＵ黄晚晴主要利用离散元方法来研究重力场内不同粒径球体组成的海合体系的分布情况，分析了不同类型配位数的大小Ｗ及分布，。并在此基础上利用离散元方法模拟重力场作用下集料的微观相互作用来研巧渐青混合料组成骨架的集料内部的复杂微观作用机理。３２ｆ３田莉则Ｗ況青混合料的微观力学分析为目的，从巧青玛蹄脂的力学特性出发，根据混合料内部的物理信息重构微观结构，建立虚拟力学模型进行頒青玛蹄脂、集料级配Ｗ及巧青混合料力学试验的模拟，获得了数值模型的参数并且验证了微观结构模型的可靠性，预测了渐青混合料的劲度模量和各参数对混合料力学性能的影响。３３－３５［］从细观角度出发，从而揭赵熙，用离散元方法实现了路面施工过程的仿真示渐青路面的压实机理，。从仿真结果来看研究再现了压实机械同混合料颗粒之间的相互作一用，具有定的理论和工程意义。３６－３９陈俊［］利用离散元的方法分别模拟了渐青混合料的疲劳试验Ｗ及巧青混合料的断裂过程及在这个过程中的机理，并同实际试验相比较分析，结果表明，离散元试验方法与真实试验结果相差无几，并进行了。基于此建立了柔性基层渐青路面典型结构模型竖向荷载作用下巧青泡凝王层应力和应变的计算，通过与经典路面响应程序计算结果的。化较，验证了路面结构离散元模型和离散元计算方法的正确性蒋讳通过离散元方法对源青混合料的二维骨架结构进行研究，并且结合室内试验，验证了骨架结构对混合料整体稳定性的作用。张德育采用离散元方法，在生成的数字试件基础上进行了巧青混合料虚拟车徹试验。并将模拟结果与室内试验结果进行了比较，虚拟车徹试验中況青混合料变形情况与室内车澈试验相似，虚拟车徹试验的变形量及动稳定度略大于室内车撤试验，证明了建立的渐青混合料二维虚巧车撤试验能够预测渐靑混合料的永久变形性能。张东提出了基于统计学原理的离散元的粗集料颗粒生成方法，采用虚拟王轴剪切，还研试验对粗集料的抗剪性能进行了评价，并系统研冗了粗集料性质对其的影响效果ＳＭＡ－力学相应。究了骨架型渐青混合料１３在轮载作用下的微观王克力开发了基于方孔筛工作机制的粗集料生成算法和符合真实试件空隙分布，规律的空隙相生成方法，在生成的虚拟圆柱试件基础上进行了Ｈ轴剪切试验研巧然后，通过跟踪虚拟试件的体积特性变化，粗集料单元受力状态及接触状态等对加载过程的浙青混合料微观结构力学响应进行了分析。显然，目前离散元在巧青及渐青混合料方面的研究主要是基于数字图像处理技术构建符合真实试件的虚拟试件模型，进行各类试验的数值模拟，Ｗ及对不同试验条件下试，件内部结构的相应进行分析。但是由于巧青混合料结构的复杂性获取混合料的微观接触参数比较麻烦，且数值模巧分析耗时过长，而且，现有利用离散元对渐青混合料数字试件进行虚拟试验的研充并不深入。综上看来，可Ｗ借助离散元方法分析问题的优势，，对渐青混合料的高温蠕变过程进行研究，分析渐青路面在蠕变过程中的不同状态对浙青混合料的级配的选取提供帮助。７ 东南大学硕±学位论文１．３研巧方法及内容目前，有关研巧巧青混合料性能的试验方法很多，按试验场所可Ｗ分为室内和室外两类，，王轴蠕变试验，。其中室内试验包括不同荷载条件下的单轴蠕变试验径向蠕变试验，简单剪切试验，弯曲蠕变试验，车撤试验Ｗ及大型环道、直道试验等。室外试验＞主要包括现场试验路的真实交通荷载试验＾１１及室外试验路面的加速加载试验等。渐青混合料的高温性能对巧青路面的路用性能有重要的影响，相关试验方法可按其与性能的关联性分为经验性试验方法、与性能相关的试验方法和基于性能的试验方法。经验性试验方法大都倚单，其中马歇尔试验进行高温性能分析较为普遍，但是马歇尔稳定度、流值与路面车撤的相关性较差；车撤试验、大型环道、直道试验属于与性能相关的试验方法，其结果和海合料性能的相关性较好，但不能直接Ｗ此进行路面设计并建立永久变形的预估模型；单轴蠕变试验、王轴蠕变试验属于基于性能的试驗方法，随着荷载条件和环境的变化，其结果可Ｗ直接建立混合料永久变形的预估模型。综上，圆柱体试件轴向蠕变试验的方法较为简单，且材料的受力状态与实际情况较为符合；车撤试验能够与现场的实际情况较吻合，设备精度要求不高且操作简单，两者都是预测混合料高温性能并预估永久变形的理想方法。因此，在现阶段这两种试验方法也是应用最为广泛的评价渐青泡合料高温性能的试验方法。轴向蠕变试验荷载包括单轴蠕变和Ｈ轴蠕变，都能反映路面材料在荷载作用下的实际Ｈ向受力状态，而单轴蠕变试验对试验设备及试验人员的技术水平要求较为简单，故考虑选取单轴试验为虚拟试验研究方法。论文主要考虑不同级配条件对渐青混合料高温性能的影响，综合离散元模型建立的可行性和运算的可操作性，决定对不同的级配所构成的源青海合料虚拟试件进行虚拟单轴蠕变试验，并探讨巧青混合料虚拟试件内部的不同状态。主要内容如下：（１）基于级配条件对混合料高温性能影响的考虑，根据车澈的形成机理和过程，选择合适的能够反应路面高温性能的级配范围，确定相应级配和油石比，装配好虚拟试件。对于集料相和满青砂浆相在离散元软件中应赋予的微观参数，采用相应方法予Ｗ确定：根据经磁性方法，得到集料相的微观法相和切向刚度；通过比表面积法，得到巧青妙浆中细集料的各档通过率和渐青用量，根据室内单轴蠕变试验，确定況青砂浆在确定温度和确定应力条件下的宏观蠕变参数，进而得到离散元软件中应赋予给砂浆的微观接触参数，完成虚拟试件的装配。（２）在确定的微观接触参数条件下，维持粗集料的总质量和油石比不变，变化基准级配各档集料的通过率，进而完成不同级配的虚拟试件的装配，然后进行相应试件的虚一巧单轴蠕变试验。时间曲线进行分析对不同级配的应变，选择单轴加载的时间的并得到不同级配的应变值。针对多个级配相对应的应变进行数学分析，得到彻青用量、各档集料对渐青泡合料局温性能的影响性关系。（３）基于基准级配并确定油石比，考虑国内级配设计规范和Ｓｕｅｉａｖｅ的集料设计ｐｐ方法，确定具有代表性的级配。对上述级配进行虚拟单轴蠕变试验，并用室内试验予Ｗ验证。在虚拟试验过程中对不同级配虚拟试件内部材料的接触力，速率，位移参数进行８ 第一章绪论微观分析。１．４研巧技术路线论文研究的技术路线如图１．３所示：级配选择确定油石比、？、，．￣粗集料构成巧青砂浆构成ＩＩ？＞ｔ＞经验性宏观参＾室内实验得宏观参数Ｉ、＞ｆ，微观接触参数ｍ合得微观参数［、，、ｒ＞ｒ虚巧虚拟虚拟Ｉ试件试件试件１２Ｎ，＇虚拟单轴试验、Ｙ各档集料及溺青用量对洒室内试验验证青混合料高温性能的分析、Ｙ、ｒ，接触力分析速度分析位移分析ＩＩＩＩ＾微观参数与巧青混合料高温性能的关系图１．３技术路线图９ 东南大学硕±学泣论文１０ 第二章渐青混合料虛拟试件的装配第二章巧青混合料虚拟试件的装配第一章对渐青混合料高温性能研究及离散元方法研究现状进行了简要介绍，本章主要确定装配渐青混合料虚拟试件的方法。通过离散单元模拟渐青混合料内部之间的接触和粘结，分别布置不同的强度、刚度模型，最后赋予接触间不同的微观参数。离散元方法装配巧青混合料虚拟试件需要注意微观接触参数的和宏观试验参数间一一。巧青混合料是结构姐成复杂的的对应关系种云相材料。其中，集料性质比较单，受温度影响并不明显，可Ｗ采用经验值和往研巧结论直接赋予。而渐青砂浆具有典型的粘弹性特征，其性质持征与温度具有很密切的联系。大量研究表明，在荷载作用下渐青砂浆内部、砂浆与集料接触界面较集料内部更易产生微裂纹并扩展为裂缝。所，对。于渐青混合料内接触模型参数，本章Ｗ确定源青砂浆的参数为主２．１巧Ｃ内置本构模型简介在离散元方法中，模拟试验所表现出来的宏观的行为，主要是通过单元间设置的微观模型来实现的。在ＰＦＣ软件中，单元之间的本构模型主要包括接触刚度模型、滑动模型和粘结模型三种，而通过他们之间的组合能够实。上述Ｈ种模型具有各自不同的作用现对不同的接触行为的表征。其中，接触刚度模型主要表达接触的相对位移和接触力的关系，；滑动模型提供接触处的切向力与法向力的关系通过摩擦力的大小来实现滑动的一效果，把所有颗粒粘结成，使模型具有承担载荷；粘结模型通过设置粘结强度个整体，分量的作用。下面分别对这三种模型做简单的介绍。２丄１接触刚度模型一离散元方法的核私思想是把分析对象离散成定数量颗粒单元，运些颗粒单元之间一力和位移的弹性关系就通过接触刚度模型来表达，这关系分为法向和切向两个不同的（２－）２－２）方向，分别采用式１和（加Ｗ描述。、Ｆ＝ＩＣＵ２－１；＼（）！‘‘Ａ＝－－ＫＡＵ２２＾（）’式中护Ｋ—、分别是法向和切向接触刚度。－Ｍ为了获取这两个刚度值，ＰＦＣ提供了线性接触模型和ＨｅｒｔｚｉｎｄＵｎ非线性接触模型两种接触模型。其中，线性接触模型是最为常用的接触模型，它不仅考虑了颗粒与颗，同时还考虑了颗粒与墙体之间的接触。在刚度的确定上粒的接触，用相互接触的Ａ、Ｂ两个单元的則度来表示，公式如下：＂＝２－Ｋ３（）１１ 东南大学硕壬学位论文，２－４Ｋ＝（）—Ａ式中＆、Ａ分别为单元的法向和切向接触刚度。／／Ｂ—Ｂ。ｋ分别为单元的法向和切向接触刚度，显然，巧于线性接触刚度，法线割线模量和切线割线模量相同。２丄２滑动模型消动模型是在两个单元之间设置摩擦系数，根据摩擦力的大小Ｗ及单元么间的切向，力来确定两颗粒单元是否会发生相对滑动。滑动模型描述的是接触的球体么间的特巧：在没有法向抗拉强度且不超过抗剪强度范围的情况下，允许颗粒发生滑动。如下式所示－５口），若相互接触的单元间的剪切力大于最大的摩擦力，即巧＞，则认为两个单元之ｌＧａｘ间可レッ发生滑动，否则的话淆动不会发生。２丄３粘结模型ＰＦＣ中一在，有两种粘结模型，这两种模型可Ｗ在颗粒间赋予定的强度，使得相互一—接触的单元Ｗ定的强度粘结在起。两种模型的区别在于，接触粘结模型假设两个接触单元之间的连接只发生在接触点上，即两个单元之间只能传递力。平行粘结模型假设■一接触单元的作用发生在两种接触之间的定范围内，这样两个单元之间不仅能够传递力的作用，还能够发生力矩的传递。另外，颗粒单元之间可Ｗ存在粘结作用，而颗粒单元与墙间不存在粘结作用。＆敌２．图１接触粘结及平行粘结模型图（１）接触粘结模型２，图．１左侧即为接触粘结模型该粘结可视为作用在接触点上法向刚度和切向刚度一。，恒定的对弹黃，该弹寶还具有抗拉强度和抗剪强度在ＰＦＣ中接触粘结模型和滑移（。模型不能同时有效，当粘结模型失效后，相同位置的滑动模型才生效接触仍然存在）一么间的粘结作用会发生破坏旦超过法向粘结强度，接触处的法向拉力，接触单元此时法向和切向力则消失，接触单元么间。如果接触处的切向拉应力超过切向粘结强度的粘结作用亦发生破坏。如果法向力为压力，且切向力没有超过接触处发生滑移的最大１２ 第二章況青混合料虚拟试件的装配剪应力，接触处的法向和切向力不会受到影响。（２）平巧粘结模型图２．１右侧为平行粘结模型，该粘结巧视为作用在接触点上法向刚度和切向刚度恒一组弹黃定的，该弹黃也具有抗拉强度和抗剪强度。平行粘结模型可同时与接触粘结模型起作用，与接触粘结亦不会产生冲突。这样的特点使得平行粘结可Ｗ同时传递力和力巧。在ＰＦＣ中，平行粘结模型可与滑动模型或接触粘结模型同时存在。如果接触处的法向拉力大于法向粘结强度，或者切向力大于切向粘结强度时，平行粘结作用会发生破坏，粘结破坏处两单元之间的法向和切向力都会消失。２．２粘弹性本构樸型一況青混合料是种具有粘库特性的材料，。集料不具有这种性质而源青砂浆由额青和细集料Ｗ及填料组成，被认为是混合料整体粘弹特性的来源。现在常用的用来描述混合料粗弹性响应的主要有Ｗ下几种模型ｔｗ。Ｋ下图中的模型由于构成原件的不同Ｉ在对不同问题的表述上具有不同的特点ｅｌｖｉｎ。ｘｗ一和Ｍａｅｌｌ模型分别侧堇于材料的蠕变Ｗ及应力松地。四元件的Ｂｕｒｇｅｒｓ横型是由个Ｍｘｗ一ａｅｌｌ模型串联上个Ｋｅｌｖｉｎ模型构成的，具有概念清晰、数据易于获取等优点，也一，是目前被众多学者广泛使用的个粘弹性模型，被证明了是在是巧青混合料中低温、４７ｔｌＢ单轴试验荷载条件下表征巧青混合料粘弹性的最佳接触模型。针对ｕｒｇｅｒｓ模型在表一些学者对其进行修正征混合料永久变形方面不是十分理想，将Ｍａｘｗｅｌｌ部分的粘壶，？一ｉ－－五参数型Ｂｕｒｅｒ参数做了非线性的修正，将其变成了个四元件，即Ｍｇ模型。该－高温状态下的变形可得到理想的效果模型模拟洒青溜合料低频，但是其应力应变关系又不符合Ｂｏｌｔｚｍａｎ线形叠加原理，不便于后期的数据处理和分析。广文Ｍａｘｗｅｌｌ模型一－ｕｒｅｒａｘｗｅ即ＧＢ模型是由多个Ｍｌｌ模型并联构成，研巧表明这模型在对浙青混合料ｇ的长期荷载作用下的应力松弛特性的模拟上具有很好的效果，但是模型涉及的参数较多，不便于使用。Ｅ—ｍｍ＇ｎ￣—ＡＡＭ／Ｖ－０ｐｑ口ｆ￣￣ｎ￣￣１３ 东南大学硕±学位路文＾＾￣Ｅｉｆｉｌ．Ｘ＜重扣＆？？？中串中。２了了了中山电申＿＾＇＝１ｉＡｅ１ｎ＼１图２．２主要粘弹性力学模型论文将对巧青絕合料的高温蠕变性能进行研究，试件的受力状态同单轴试验。同时综合考虑几种模型，最终决定选用Ｂｕｒｅｒｓ模型来描述渐青砂浆的粘弹性力学特性。将ｇ其作为接触模型用来描化源青砂浆相单元之间的接触（包括法向和切向），如下图所示：互。，；今Ｖ以兩广－Ｔｈ丄ｉＳ．（）图２．３巧青砂浆法向和切向接触２．３数字试件内模型布置介绍完几种常用的接触模型。，这节将对不同的接触选择不同的接触模型根据前面。建模过程中的假设，模型中主要有粗集料、巧青砂浆Ｗ及空隙Ｈ相其中空隙相不需要考麽接触的问题。所Ｗ针对不同的接触来布置不同的接触模型主要考虑的是粗集料Ｗ及波青砂浆相内一、相间单元之间的接触特性。具体来讲在巧青混合料离散元模型中共存在四种不同的接触作用（接触形式）：集料颗粒内部接触、不同集料之间接触、渐青砂浆内部接触Ｗ及巧青砂浆与集料之间接触，对于不同的接触分别布置不同的接触模型。（１）集料内部接触在建立粗集料单元的时候，论文使用的是将多个单元球通过捆绑的方式来构成，对‘＂一ＰＦＣ中有ｍ：）（ｕｓｅｒ）于巧绑这方式，在两种方式可Ｗ实现群（Ｃｌｕｐ和簇Ｃｌｔ。两者具有不同的特点，前者可Ｗ看作是有柔性边界的刚体，单位粒子之间的相对位置不会发生变化＂＂，另外群（Ｃｈａｍ）并不会发生捆绑断裂的情形，ｐ。在巧青混合料中集料颗粒４１ 第二章巧青巧合料虚抵试件的装配４８［］相对砂浆的刚度较大，所Ｗ并不容易破坏甚至碎裂，高温条件下这种情形尤其明显。稍（Ｃｌｕｍｐ）构成的粗集料颗粒，运算过程ＰＦＣ３Ｄ软件并不考虑颗粒内部的接触，从而可一ＰＦＣ，进行模巧是很重要的。；＾很大程度减少计算时间提高计算效率。这点对于使用＾一而簇（ｃｌｕｓｔｅｒ）是将位于区域的颗粒设畳定的强度，从而实现绑定。当颗粒内部有个位置的接触应力超出了设置的强度，就会使得接触发生断裂。也就是说相比与群（Ｃｈｉｍｐ），簇（Ｃｌｕｓｔｅｒ）可Ｗ用来描述粗集料颗粒的破碎。现行的巧青混合料级配设计方法并没有考虑集料破碎对混合料级配所产生的影响，而在实际工程中Ｉ这种情况在道路正常服务期内并不显著。假若试验中级配发生了变化，接下来研巧的对象可Ｗ认为就己经发生了变化，不再是原来的对象。所Ｗ采用不破坏的Ｃｌｕｍ单元会更加准确的捕捉集料单元的应力状态和材料力学响应特征，这样就能更好ｐ的得到混合料的整体状态。经综合比较ｌ，，采用Ｃｕｍｐ的形式生成粗集料颗粒即集料内部不需要考虑接触模型的问题，同时合理地降低了渐青混合料模型的复杂性。（２）集料之间接触在没有班青或者渐青砂浆作为胶结料的时候，集料颖粒么间的接触可人为是完全－弹性，位移的关系即可用上节中提到的内置接触刚度模型来描述接触单元力。由公２－３－式（）、（２４）可知，球单元的刚度取值同接触刚度模型中接触刚度的大小有直接关系一。在接触刚度模型的基础之上再加上个接触粘结模型用来表征有胶结料作用下表现出来的粘性。（３）渐青砂浆内部接触湖青砂浆单元之间的接触采用具有粘弹特性的Ｂｕｒｇｅｒｓ模型Ｗ及接触釉结模型两种模型巧同作用，Ｂｕｒｅｒｓ模型用来描述接触的本构力学特征，同时后者用来描述粘结约ｇ束作用。（４）砂浆与集料之间接触一渐青砂浆与集料之间的接触作用实际是种砂浆粘附在集料表面的作用，在这之中，起主要作用的是渐青砂浆。各个集料表面的物理化学性质有所不同，各个集料与渐青砂浆的接触作用也将会表现出不同的形式，同时考虑到对于集料与满青砂浆接触参数的测试目前也没有很好的方法，因此，论文把集料单元与砂浆单元间的接触简化为类似砂浆内部单元间的接触。但是，这种由于粘附作用而产生的接触作用与洒青砂浆内部单元之间的粘结作用有所不同一，在接触的作用中应该做出相应的调整。即多加上个表征集料：的刚度，调整后的接触模型如下图所示１５ 东南大学硕±学位论文ｆ￣—＞Ｅ２２山ｊｊＫＥｆｉｌｍ＼丫￣￣ｌ＾＾ＷＡＡＡ－±Ｋ§）＠图２．４砂浆和集料接触模型图综上所述，巧青混合料微观组成成分的接触行为如图２．５所示，规青混合料离散元模型内微观接触模型如表２．１所示。表２．１巧青混合料离散元模型内微观接触模型接触类型接触模型＿集料内部组成单元球之间的接触接触刚度模型集料间单元球么间的接触接触刚度模型＋滑动模型渐青砂浆内部单元球之间的接触Ｂｕｒｇｅｒｓ接触模型＋接触粘结模型巧青砂浆和集料单元球之间的接触Ｂｕｒｇｅｒｓ接触模型＋接触粘结模型ＺａＭＺＺＺＺＺＺＺ，１？ＮＭａｉｍＨＨ２ｉ图２．５瓶青浪合料微观组成成分的接触行为２．４模型象妓与宏观性能的关系介绍了ＰＦＣ内主要应用的接触模型，及完成对不同接触模型的选取后，在使用ＰＦＣ进行数值模拟之前，还需要确定模型涉及到的各个微观参数。主要包括离散元方法中各类接触和粘结参数Ｗ及粘弹特性参数。离散元方法是将要表征的物体离散成颗粒的１６ 第二章巧青混合科虚巧■试件的弦配。形式，所Ｗ并不能像有限元等连续介质的方法，直接通过测试就获取宏观参数直接运用在Ｗ往学者们常用的获取参数的方法往往是：拟定多组模型参数进行试验，选取其中与实际试验结果最吻合的那组参数，，作为合适的模型参数。经过很多学者大量的研究发现微观参数与宏观力学性能之间还是存在着关系的。所ｔ＾ｕ仑文获取模型参数首先从各个参数的物理意义入手，推导出各微观参数同宏观力学性能么间的关系，然后进行相关的力学试验，获取宏观性能参数，结合建立的模型参数同宏观试验么间的关系，确定模型内各个参数。２．４．１模型分析＾如图２．６所示，我们可＾将颗粒间粘结看成个弹性梁，在梁的端部（颗粒中松））承受力和弯炬向量的作用，该梁主要是通过下面的变量来定义：梁的长度ａ、截面面０〇、惯性（八氏模量（￡）、泊松比（Ｖ）、法向强度（Ｃ）和切向强度（ｒ）。积矩、杨如果两个相互接触的单元分别为Ａ和Ｂ，则梁的半径可Ｗ用两个单元的平均半径表示友＝堂２－６（）２那么梁的长度就可？表示为占－王＝２友＝於＋巧口７）Ｖ．＇…．Ｌ．于．＇／￣ｉ）ＶＡ！ＢＬ：／；■；、＇．＂图２．６理想颗粒接触模式２．４．２接触粘结模型参数２接触粘结模型的力学行为可Ｗ近似看成为图．６所示的两个颗粒在很少的胶结材料，，只能抵作用下进行点粘结，粘结半径为零所Ｗ接触釉结不能抵抗弯矩的作用。此时，法抗力。所Ｗ，接触粘结模型的参数有法向和切向粘结刚度向和切向粘结强度。则梁的横断面积和惯性矩为３。－，＝脚２８（）｛；；方２２（巧１３。）／＝－２９（）｜气、Ｕ（１）刚度１７ 东南大学硕±学位论文对于轴向力和纯剪切作用的情况，法向和切向斤为分开考虑，此时的法向和切向接触刚度为’ｋ＝堂－１０（２）Ｌ：＊＝２－１１哗（）若两颗粒单元力学性子完全相同，结合上面两个式子可Ｗ得到接触枯结模型刚度和模量之间的关系３〇（）－ｒ＝１２Ｐ＼（２）２化。口巧１在上式中没有涉及到之前说到的泊松比的概念，对于颗粒模型试件，可Ｗ观察到其一宏观泊松比的值与颗粒接触粘结时的切向和法向刚度比值有关。所Ｗ这里提出种确定，，刚度的方法：首先获取颗粒接触的模量＆然后通过泊松比确定法向与切向刚度比值最后由式（２－１４）Ｗ及刚度比值来计算法向及切向刚度。（２）强度当受到轴向荷载Ｔ或剪切荷载Ｖ作用的时候，作用在第性梁横断面的法向应力和切向应力可表示为：＝－－（Ｔ２１３（）Ａｒ＝２－１４（）；Ａ．当材料承受的应力超过材料的强度时，材料就会发生破坏，表现在这里的就是颗粒间的接触粘结失效，。在离散元方法中通过设定接触粘结的法向和切向强度来实现这种机制。法向和切向强度可Ｗ表示为＝＝＝－＜ｊＲ＜ｊＡ４２１５（）－Ｓ＝ｔＡ＝４ｔＲ２１！（巧２．４．３Ｂｕｒｇｅｒｓ模型参数在Ｂｕｒｅｒｓ模型中，有ｇ二台二二＋台２－口広禹１７ｎ、ｍｅ，巧１，（）。，ａｘｗｅ，其中是作用在模型上的法向应力是Ｍｌｌ粘壶部分的法向应变率Ｓ是＾。，Ｍａｘｗｅｌｌ弹黃部分的法向应变，和＾是Ｋｅｌｖｉｎ部分的应变和应变率，巧、巧１是ＭａｘｗｅｌｌＫ部分的弹黃进度从及粘壶粘度，、是ｅｌｖｉｎ部分的弹黃劲度和粘壶粘度＆。通过转化，将应力应变关系转化成位移与力关系的物理方程如下１８ 第二章巧青混合料虚巧试件的装配＝＝＋－１ＫＣＪ則／？ｍｉ，口另外＝＝２－１＋Ｗ＇９＂唯Ｗ＋！＋＂（）＂？，‘ｍ＊ｍｅ＂＝Ｅ玉＂王＂＝£点２－２０（）ｍｅｍｃ》，，＊４＋於所Ｗ式子２－２６）可Ｗ转换为其中正＝２哀＝化（，－＝＝ｅＬ＝２１ＫｅＬ＋ＣｅＬ口／Ｋ＾），＾＾，＾，由于＝－２／＜ｙＡ（２。？－２－１、２－２５）－２９）（２）０）（？联立（、（２Ｗ及３０，可ｙ得到宏观参数和微观粘弹性参数在法向的关系：。－＂乎。‘腺口巧；６２－２４句。乎臓（）Ｃ－ｈ，巧爭＇：瞄口义－＆料句虹早隙因为＋２－２７芯＝２Ｇ＂ｖ〇（）可Ｗ得到宏观参数和微观粘弹参数在切向上的关系如下：）Ｃ＝阔ｗ而隙）口－２９掛）２－３０ｂ气（）＋ｉ２ｖｉ３￡（１）］（）２＇Ｋ＝—＾－３１ｂ｛！气口）２ｌ＋ｖ）ｉ（巧］口上述Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触参数与宏观刚度的转换关系适用于洒青砂浆内部单元么间，１９ 东南大学硕王学位论文．而对于巧青砂浆和集料之间的模型参数，可先将砂浆的单个Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触模型转化为两个相同的浙青砂浆模型：Ａｍａｓｔｉｃｉ｜Ｂｍａｓｔｉｃ心§Ａ？ＣｋＡｍａｓｔｉｃ巧）｜！Ｉ韦ｒ？占ＩｆｊＫｋ感ＵＭｃＬ？＜４＜，—＠養山—■设＊ｉ／Ｃｈ＾斬Ｉ鄰Ｉ，扣硕（ａ）法向（ｂ）切向图２．６渐青砂浆单元之间Ｂｕｒｅｒｓ微观接触模型参数转化关系ｇｃ＝＝＝－ｃｌ２Ｃ２２３２ｌｍ？＂，（）杉３〇！！Ｋ＝＝２Ｋｈ＝巧口－巧＂Ｃ）Ｃ＝＝２Ｃ＝２－３４二這ｂ２／７：（）王３。１！！（＝＊＝２Ｋ＝２￡２－三Ｋ３５ｈ；（）＾＾｛（３）＝＝＝－。２而３６＜１１＂而佔（２）。）２－３７（）仁－以旬＝２－３８三贵找（）３）ｔ＝－巧ｆ口）式击３；巧Ｂｕｒｅｒｓ根据況青砂浆和集料单元间ｇ微观基础模型的转换关系，可得到渐青砂浆和集料单元间的Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触模型参数：２０ 第ｚ：韋颇青領合料虚拟试件的装配Ａ巧Ｉｒｅｇａｔｅ占；Ｊ＠。ｒａｔｅＢｍａｓｔｉｃ巧ｇ巧｜｜。…口二口ＩＫ皿凹＿至！｜＾｜ｃ－？＜ｆｐ］，，祐註ｈ一Ｋ到Ｃｈ？？此如（ａ）法向化）切向图２．７渐青砂浆和集料单元的Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触模型参数转化图示〔＝２。－４０＂。，口）隙；－＝－＂＂＂創趙口）－Ｃ＝２。２４２ｈ：瞄（）２－４３（）■臓Ｃ＝口－４４，＂式击进）Ｇ及。Ｋ，［巾）仇ＷＣ＝口－４６ｂ式击趙）Ｋ＝－４７ｂ础趙口）所Ｗ，通过巧青砂浆的宏观试验，获取祐弹性参数，就能够根据上面的式子求出ＰＦＣ模型中需要的输入参数，作为计算输入。２．５巧青混合料微观参数的确定前文已经给出了源青混合料微观接她参数与宏观参数的关系表达式。由于论文主要研究满青混合料的蠕变行为，该过涅不考虑材料结构的破坏，。相应的在Ｈ维离散元软２１ 东南大学硕±学位论文件（ＰＦＣ３Ｄ）程序的参数赋予中，接触粘结强度取较大的值。因此，主要确定的微观参Ｂ数包括集料的刚度，摩擦系数和渐青砂浆的ｕｒｇｅｒｓ接触模型参数。２．５．１集料微观参数的碗定（１）集料的刚度一般比较稳定一巧青混合料中集料的物理性质，随温度的变化很小，弹性模量般在４９－ｗ［］４０ＧＰａ－８０邸ａａ，论文参考相关文献的研究结论，取集料的弹性模量为５５．５邸。由于５４一＾］－０．玄武岩的泊松比般为．２３０．３２，对于集料颗粒切向与方向的刚度比，论文取０２５。集料的刚度参数如表２．２所示，表中民为离散单元半径。表２．２集料微观接触模型参数９Ｎ＾ｋｎ＂〇／ｍｋｓ１０Ｎ／ｍ）（）２２２Ｒ５５．５民（２）集料的摩擦系数在渐青混合料中，集料与集料之间会产生摩擦作用，产生内摩阻力，采用滑移模型来描述集料之间的摩擦滑移关系，其中摩擦系数的取值至关重要Ｈ。但是摩擦系数的取ＷＳｌ值与材料的表观现状有很大巧系，测定存在困难，。论文参考相关文献的取用值论文取为０．５。２．５．２巧青砂浆参数的确定（１）渐靑砂浆级配的确定根据巧青泥合料兰相理论，渐青混合料由粗集料，满青砂浆，空隙组成。其中粗集２．３６ｍｍ。料由大于的矿料組成，而渐青砂浆由小于２Ｊ６ｍｍ的矿料和巧青混合而成由于渐青混合料高温性能主要表现为车徹，而在高温条件下，浙青路面的车橄量会显著增５５［］加。车澈主要发生在路ＡＣ－面的中面层，结合国巧工程实践，论文选取２０浙青混合料进行研究分析。最后结合中国各地的气候，环境和交通状况，渐青砂浆的试验温度选’为６０Ｃ。－２０浙青混合料的巧青砂浆蠕变参数进行研究－２０本节针对ＡＣ。ＡＣ混合料的级配及５６［］油石比参考杨军等的试验级配，如表２３所示：－１．表２．３ＡＣ２０的级配各筛孔通过率Ｉ级配各筛孔通过百分率％油石２民５１９．．．．．类型１６１３２９５４７５２３６１．１８０．６０３０．１５０．０７５比ＡＣ－２０１００９７．５８２．５７１６２４８３７２７２１１５１０６４．５ｆＷ在渐青砂浆中，渐青用量是重要的设计参数，参考国内外规范，综合选定比表面积法来确定巧青砂浆的巧青用量。该方法假定源青均匀的裹附在矿料的表面，且矿料表面裹附满青的质量与矿料自身的表面积成正比关系。渐青用量的计算方法如下：假定集料总重为１００ｋｇ，按表２．３所示级配，粒径大于２．３６ｍｍ的粗集料含量为６３ｋｇ，细集料含量为３７ｋｇ，渐青总重为４．５ｋｇ。根据各档集料质量与表面积的关系得到每档集２２ 第二章巧青巧合料虚巧试件的装配料的表面积和，进而可＾八得到粗集料与细集料的表面积比。因为己知的粗集料与细集料表面积比等于其裹附的渐青用量之比，最终可得到渐青砂浆的湖青含量。计算结果分别如表２．４，２．５，２．６所示。另外，论文渐青砂浆中巧青含量的定义如下：ｍ－－。＝２４８（），ａ式中即洒青砂浆的巧青含量：为溺青砂浆的细集料裹附巧青用量；ｎｉ为混合ｆ料级配中细集料质量。表２．４集料比表面积筛孔尺寸／ｍｍ＞４．．，７５２．％１１８０．６０３０．１５０．０７５比表面积２（ｍ／ｋ）０．４！０．８２１．６４２８７６．１４２．２９ｙｉ．ｌｌｇ．１２５－表ＡＣ２０．的级配各档集料表面积２筛孔尺寸／ｍｍ分计瓣余／ｋｇ表面积／ｍ２知５００１９２．５１．０２５１６１５６．１５．．１３２１１５４．７１５９．５９３饼４．７５１４５．７４２．３６１１９．０２８．１．１１０１６４０６１．．６７２２０．３６３６．８４０，１５５６１４５．０．０７５４１３１．０８＜０，０７５６１Ｗ．６２表２－．６Ｃ２０的Ａ级取粗细集料裹附渐青用量２集料用量／ｋｇ表面积／ｍ表面积比裹附挪青用量／ｋｇ６３３０．粗集料．３４０．０６１９０２７８７３７４巧．．细集料．６１０９３８１４２２１３在得到挪青砂浆的溺青用量后，可１＾得到源青砂浆的组＾配比。因为细集料含量为３７ｋ－，细集料裹附澗青用量为４．２２１３ｋｇ。根据式２４８计算得到細青砂浆的漸青含量为ｇ１０。〇〇ｋ２．．２％此时假定细集料总量兩ｌｇ，％ｍｍ筛孔处ｆ集料通过率的百分比保持不变，－级配渐青砂浆的配合比可得到ＡＣ２０：２３ 东南大学硕±学位论文表２．７綱青砂浆的级配及細青含量齡＆量—観类型一２．．３６１１８０６０．３０１５０．０７５／％．．－ＡＣ２０．１００７３５６．８４０．５２７１６２１０．２（２）试件的制各及试验试件采用石灰岩细集料和石灰石矿粉，巧。由于巧青砂浆的细集料含量较多且细青‘含量较多，主要步骤如下：７０Ｃ，，故采用人工拌合的方式①先将试件所需矿料加热至１‘将ＳＢＳ改性洒青加热到１６５Ｃ；②将材料保温，按级配所需用量逐档称取并分批投入渐青中，期间不断拨拌至巧青砂浆混合均匀，采。将攒拌均匀的混合料到入特制的模具中用振动压实的方法成型。值得注意的是，由于渐青砂浆的流动性和粘结性较强，保温和’：。脱模温度均应该控制在２０（＾＾下，且在试模的内壁涂抹润滑油试验采用ＳＰＴ材料伺服试验机，砂浆蠕变试验的试件直径为１００ｍｍ，髙度为１５０ｍｍ，’压试验温度为６０Ｃ，试验前施加２００Ｎ荷载预６０ｓ，试验中轴向应力为Ｏ．ｌＭｐａ，即施加７８５Ｎ的静态荷载，试验时在试件上。考虑到试件两端与压板接触位置环锥效应的影响下端铺垫橡胶薄膜并在其间涂润滑油。图２．８巧青砂浆制备过程及成品（３）试验结果及拟合ｕｒｅｒｓ根据试验机的试验记录，采用ＩｓｔＯｐｔ软件按照下式对Ｂｇ模型的蠕变参数进行拟合，拟合的图像及参数如图２．７，表２．８所示：远每—＂＝鱼－也ｔ－＋＋４９ｆｆ）ｅ（２）（与＆巧式中，为蠕变荷载，化ＩＭａ，ｔ为加载时间ｐ。采用简面体爬山法巧Ｍ）＋通用全局化化法进行拟合，拟合结果如图２．９，表２乂所示；２４ 第二章渐青混合抖虚拟试件的装配－００３－０．０２５＾应Ｃ扣／变、日ＣＩＳ—ｍ合曲线１。。＝－实际曲线〇，〇〇１〇ｔ／ｓ４ｃ４Ｃ２０５ｃＣ；ＣＩＣＣ１２Ｃ１：１￡：２ＣＣ２２：２Ｃ２？０：ＳＣＸ２－图．９ＡＣ２０的规青砂浆室内试验结果及拟合结果－表２．８Ｃ２０Ａ的源青砂浆拟合参数ＥＭＰａ－ＭＰａ＊／ＭＰａＥ／ＭＰａｒ／（ｓＴ／（ｓ＾ｚ｜ｉ）］２）８．．．．０５１１６０７８６３４３７７７３２８３９７０４￣结合已得到的巧青砂浆宏观蠕变Ｂｕｒｇｅｒｓ模型参数和微观粘弹性参数的转化关系，可得到巧青砂浆的Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触参数，其中Ｌ为相接触两个小球的半径和：２９－表ＡＣ２０ｕｒｅｒｓ．的渐青砂浆Ｂｇ模型徹观接触参数静态蠕变Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触参数砂浆ＫｍｎＫｍｓ＾ｋｎ＾ｋｓ＾ｍｎ＾ｍｓ＾ｋｎ＾ｋｓ类型ａｍｍａ－ＰａｍＰａｍＰ化Ｐｍ（ｓ（Ｐａｍｓ）Ｐａｍｓ）（Ｐａｍｓ）（（）（））（）（）６．ＡＣ２０８．６８Ｅ６Ｌ．０８Ｅ６丄２．０３Ｅ６Ｌ３．４４巧Ｌ１．１５巧丄８．４０Ｅ７丄２８０Ｅ７丄．０５Ｅ６丄２２．６本章小结本章首先介绍了离散元软件ＰＦＣ内置的各种接触模型和粘结模型，包括能够反应满青混合料粘弹性持征的Ｂｕｒｇｅｒｓ模型。然后通过对巧青混合料内部结构的研巧，确定了赋予材料间相应接触之间的不同接触粘结模型，根据。最后对材料进行了宏观性能试验表征材料性能的宏观参数与微观参数的关系式，最终得到了离散元软件中装配试件所需。的微观参数，为进行巧青混合料虚拟试验做好了准备（１）从总体上较详细介绍了接触刚度模型，滑动模型，粘结模型及粘弹性本构模型的特点。给出了材料宏观参数与微观参数的换算公式。（２）考虑巧青混合料模型存在粗集料、奶青砂浆Ｗ及空賴Ｈ相，针对巧青混合料离散元模型内的四种接触形式即集料颗粒内部的接触、不同集料间的接触、巧青砂浆内部的接触Ｗ及渐青砂浆与集料之间的接触，分别布置不同的接触模型。（３）参考经验值得到集料的微观接触参数，由比表面积法得到況青砂浆的级配和渐青用量，完成相应砂浆的室内单轴蠕变试验，并通过软件拟合得到表征粘弹性的宏观参Ｂ数，最终得到了碗定级配在确定温度下的ｕｒｇｅｒｓ微观接触参数。２５ 东南大学硕±学位论文２６ 第ｓ章巧青巧合料虚拟申轴蠕变试验第Ｈ章漏青混爸料虚拟单轴蠕变试验前两章分别介绍了巧青混合料高温性能研究现状和虚拟试件的装配方法，给本章洒青混合料的虚拟单轴橋变试验打下了基础－２０。本章介绍了第二章所述ＡＣ级配虚拟试件的生成方法，对己完成的虚拟试件进行虚拟单轴试验。虚拟单轴试验的全过程ｙ？室内试验予验证，Ｗ此证明洒青混合料虚拟单轴摇变试验的科学性和优越性。本章还运用巧青混合料虚拟试聽研究不同粗集料级配和油石比对浙青混合料高温性能的影响，根据灰搁法得到影响源青混合料高温性能因素的主次要关系。３．１离散元法运算基本准则３丄１基本方程一离散元法的计算不同于般解决连续介质的力学问题。由于模拟对象是由许多独立＞的单元小球沮成１。，而小球之间可＾分离，所＾＾整个研究对象是不满足变形协调规律的但是本构方程和平衡方程依然满足：（１）物理方程物理方程即离散元颗粒力与位移之间的关系，。若球与球或球与墙么间存在接触则两者间存在符合相应物理方程的关系一。接触力向量是个矢量，可沿接触面的法向和切向分解为对应的法向和切向分量：？＂’＝＋３－１巧巧巧（）式中巧和Ｆｆ分别为接触力６法向和切向的分量。而法向的接触力正比于球与球之间的重叠量Ｕ；。＂Ｆ＝ＫＵ３－２；？（）＂。其中，Ｋ是接触的法向刚度系数接触力的切向分量是单元小球间产生相对位移的：原因，射两小球的相对位移为Ｕｉ，则满足’＇Ｆ＝ＫＵ３－３’（）ｓＫＳ其中，是接触的切向刚度系数。（２）运动方程通过查找目标块体与周围块体的接触情况，可计算得到目标块体所受的合力及合力矩。根据牛顿第二运动定律可Ｗ确定块体的加速率和角加速率，并在确定的时步内得一Ｘ：到块体的速率和角速率，进步得到块体的位移和转动量。例如，对于方向有加速率己＝左－４（３），化式中，Ｆ是Ｘ方向的合力，ｍ为块体的质量。有：ｘ＋３－５（）２７ 东南大学硕±学位论文－？＇＝＋６，（１）吃（０武的口）＝＋式中，￡。为起始时间，Ｍ为时步，ｔｉｔ〇Ａｔ。３丄２离散元法计算及求解（１）计算循环一离散单元的每个计算周期都遵循物理方程和运动方程。在每个计算时步的起始时刻，系统会首先提取墙或球接触的位置信息，根据物理方程得到单元颗粒的接触为，根据运动方程得到单元颗粒的合力和合力矩，进而得到其速率和新的位置信息。由于计算一时步取值很小，每个单元在个时步内的位移就很小，而接触力只存在于相接触的两个离散单元之间一，个离散单元与远离它的单元并没有关系。化新颗粒申元辑墙的化Ｈ巧装贴运动方程ｉ！ＩＩ－（御ｆｉｉｉｉＳ獻？加加；Ｉ：？本巧义系Ｌ’ｉ—－………厂图３．１计算循环过程２（）求解方法离散元法的计算过程通常采用动态松弛法。这种方法的宰质是将线性静力学问题转，而在这个计算过程中化为动力学问题求解。系统的振动将在设定的阻尼下趋于静态，带阻盾项的动态平衡方程按时步进行迭代求解。一颗粒系统在墙的作用下其内部活动就是个动态的过程，该过程即采用时步迭代法一。进行求解类似于连续分析中的显示有限差分法，每时步颗粒间的扰动的传播仅限于相接触的颗粒单元之间。这种干扰的传播与颗粒系统自身的性质有关，因此，时步的大小对于计算的精确性有很大影响。值得注意的是，针对颗粒单元的基本准则并不全部适用于墙，墙的运动状态在ＰＦＣ软件中是可Ｗ单独定义的。３．２渐青漏合料虚拟试件的生成论文采用的虚拟试件生成方法主要步骤如下：①在混合料试件尺寸内随机投放具有生成规则排列的、直径较小的球级配特征的球；②在试件尺寸内，并使小球布满整个试件尺寸空间，；③Ｗ已生成级配球的球也作为体也生成外接正六面体并切割该正六面体；＾④逐判断小球与经切割所生成的不规则多面体的位置，若小球与不规则多面体重叠，则将小球看作集料单元，否则视为渐青砂浆单元；⑤刪除在步驟①中生成的具有级配特征的球一；⑥在巧青砂浆单元中随机删除定数量的单元作为空隙。需要注意的是，考虑２８ 第Ｈ章渐青泡合料虚巧单轴婦变试验ＰＦＣ软件中群（（１１１１１１，）１：１５））和簇（０：１１８６１〇两种颗粒组合方式各自的特点论文１＾群（£１１１１啤来表征粗集料。基本的小球单元半径取Ｉｍｍ。ｉｌｌ图３．２虚拟试件生成过程首先论文的所有虚拟试件空隙率均控制为４％，忽略各档集科密度的差异，根据室３内试验选用的石灰岩集料，确定石料密度Ｐ为２６７／，对于中粒式巧青混凝止，混合．ｇｃｍ料密度取２．４５／ｃｍ？ｇ，油石比取４．５％。圆柱体试件直径为ｌＯＯｍｍ，高为１５０ｍｍ，体积即２３３＝＊－为Ｖ５３１１．．１４＊１５ｃｍ，取７７５ｃｍ。故可根据表２３中集料的级祀，得到虚拟试件各培集料及砂浆的体积分数。３－表１ＡＣ２０．的各档集料体积分数〇粒径／ｍｍ通过率／／〇２片５１９１６１３．２９．５４．７５２．３６各筛孔通过率１００９７．５８２．５７１纪４８３７－的．０４１４１３１７５２４８５３８６５３的７分记筛余质量／ｇ．．．．．３－分记筛余体积／ｃｍ２５．８１５５．１１１８．９９３．１１４４．８１１３．７－０．０２．３０．００２３０００９６６分计筛余的体积分数１９０１１７．１０１００７９１．１．由于生成不规则多面体时涉及对正六面体的切割，导致生成多面体集料的体积会在一定程度上小于原设定值，在初步生成含有粗集料和渐青砂浆的巧青混合料虚拟。因此ｉｈ程序，统计己生试件后，需对集料的体积分数进行检验并修正。编写ＰＦＣ内置的Ｆｓ成各档集料的体积分数，逐档调整直至各档集料体积分数满足目标体积分数。３．３巧青混合料虚拟单轴掃变试验３１．３．计算时步的确定时步的大小对离散元计算有重要影响。时步取决于研究系统对象单元的最大刚度＝ｋ和最小质量ｍ，ｔＸｍｋ＾ｍａｘｉ即Ａ／ｍｎｙ／，，简单的讲，时步过大得不到稳态解时步过小计算时间太久。默认条件下系统会根据颗粒单元质量和刚度自动选择合适的时步。考虑阻尼的影响，系统通常将上式求得的时步乘Ｗ０．８得到最终的时步。在离散元计算模拟渐青混合料性能试验的过程中，基２９ ＇东南大学硕－丄学位论文－－ｍｍ一５６本颗粒单元的半径取１时，时步的大小般取值在ｌ〇ｓ到ｌ〇ｓ之间。论文的研巧即让系统自动选取时步的大小，保证整个试验过程的精度。３．３２．阻尼的选取阻尼的存在是为了在相应的时步内耗散颗粒系统中多余的动能，阻尼对变速运动起作用，对匀速运动不起作用。特别是静态问题必须需要施加阻尼加速耗散系统的动能。离散元软件ＰＦＣ提供３中狙尼模型：粘性阻尼、局部狙尼和巧滞阻尼。其中局部阻尼是ＰＦＣ软件的默认阻尼，阻尼常数为化７。该方法适用于大量颗粒的小位移运动，而一类似颖粒的自由落体运动等是不适用的，因为局部阻尼将在颗粒上加载个与速率相反，０．７倍重力。的阻尼力，该过程与实际物理过程并不符合论文湖青混合料的虚拟单轴蠕变试验即属于大量颗粒单元的小位移运动，故整个模拟过程选取系统默认的局部阻尼。３．３．３时温等效效应粘弹性寓散元模型可，１＾＾艮好的模拟挪青混合料的粘弹性行为粘弹性模型的计算相当耗费时间，，。满青淮合料作为粘弹性材料变形依赖于时间和温度。为了减少计算时间论文采用基于时温等效原理的方法将低温下的巧青混合料变形向高温条件下转换，转换关系为：Ｔ＝－ｓｊｓｔ７｛）｛Ｚ，，）口）－ｔ＝口刊式中：￡Ｔｒ，￡７ｔ（，〇为真实温度下的蠕变应变（Ｖ，ｒ）为参考温度和缩减时间下的婦变应变，ｒ和／为真实温度和加载时间，７和为参考温度和缩减时间；，为移位因子。ｒｓ渐青混合料釉弹性Ｂｕｒｇｅ模型中蠕变应变可ｌｉｌ表达为：＇ｔ－＆＇Ｙ１１（。－＝一＋－＂－口＋９４。ｌｅ口））。￡＾広｜巧２ＬＪ＿３－式（１０中Ｅ、Ｅ、Ｔ、Ｔ代表真实试验温度下的粘弹性参数，当温度升高到参考温）ｌｚｉｌ］，度时、Ｅ，粘弹性参数也会随之改变。假定Ｅ、、Ｂｕｒｅｒｓ模型在参考温度下的ｌ；ｎｉＴ私为ｇ参数，则在缩减时间下的孺变应变为：＿云－＝＋心－占７ｆｎ＋ｉｅ３１０（，）。（）；ｒ去■ｆ去巧，■￡，八）虽然额青混合料在真实湿度和参考温度下的伯格斯模型参数不同，但不同温度下的－蠕变应变在不同的加载时间下可Ｗ进行等效３－８３１１可Ｗ得到参考温度。通过求解式（Ｈ），下的伯格斯模型参数：＝３－巧１１（）、，％＝３－１２私％（）３０ 第兰章巧青混合料虚拟单轴播变试验＾当移位因子取较大值时，缩减时间较真实时间会大幅度减少，模型计算时间将会大大减少，。但移位因子过大会导致参考温度下蠕变应变不符合真实温度下的蠕变应变参４２１１考论文，论文移位因子均取１００００。３．３．４虚拟试验和室内试验结果５０ｍｍ－按照论文所述的试件生成方法生成高１，直径１００ｍｍ的虚拟试件，生成的ＡＣ２０虚拟试件级配及油石比如表３．２，所生成的虚拟试件如图３．３所示：表３２ＡＣ－２０．的各筛孔通过率级配各筛孔通过百分率％油石类型２６．５１９１６１３．２９．５４．７５２．３６１．１８０．６０．３０．１５０．０７５比ＡＣ－２０１００９７５８２５７１拍４８３７２７２１１５１０６４．．．５ｈｈｈ＾＾ｉＨＩｍＭＵＨＬ图３－．３ＡＣ２０虚拟试件‘＂在离散元软件ＰＦＣ３Ｄ中，不能直接对试件施加力，而是间接通过控制墙的速率对模型的面施加作用力，实现对试件的加载ｉｓｈ。因此编写Ｆ伺服程序实现对试件上下面的加载。同时，编写Ｆ过婚序实时监控试件的轴向应变。‘为了验证Ｈ维离散元虚拟单轴蠕变试验，也进行了相同条件下（６０Ｃ，化ＩＭＰａ）的室内试验，试件的集料采用石灰岩，湖青采用ＳＢＳ改性源青，试验仪器采用ＵＴＭ材料试验机；国國３１ 东南大学硕±学位论文－图３．４ＵＴＭ试验机图３５ＡＣ２０试．件一一一般而言，漸青混合料蠕变试验包括迁移期稳定期破坏期兰个阶段。暂时不考虑綱青源合料试件加载的破坏阶段，仅对试件加载４００ｓ，即达到蠕变的稳定期。虛拟单轴蠕变试验和室内试验的加载结果如图３．６所示：■■０．１２０．００６－＊ｗ＊ｉｉ＊■０．１ｗａｒ＊＊＊＾２Ｓｅｓ０．００５■０－ｒ．０８ｆ０．００４／ｙ■－０－０６ｔ０．００３／ｒ＾ｊｙ０－０４０．００２１／０■．０２ｔ／０－００１ｔｓｓ／Ｉ－■＊＇＇＇ｉ１１１１０００１００２００３００４０００１００２００如０４００—室内试验一虚巧试验ａ试件加载情况－（）时间应变图（的图３．６试验结果一从结果可Ｗ看出，巧青混合料虚拟蠕变试验与室内试验结果存在定误差，但总的来说较为吻合。值得注意的是，虚拟试验的加载没有快速达到室内试验要求的加载条件一（化ＩＭｐａ），期间存在个逐渐逼近的过程。经过反复调试，发现虚拟试件整体的刚度，度个逼近过程的时间越短越大，虚拟试件内部受力情况与室内试件内部的受力情况越吻合。总之－，室内试验相比较于虚拟试验，加载的起始阶段应变増长较快，应力应变曲线一４５ｓ处有明显的拐点，之后应变増长较慢，两条曲线于２８化左右相交，最后虚拟试验的应变大于室内试验－。虚拟试件在单轴加载情况下的迁移稳定阶段没有室内试件明显，这是因为在赋予材料属性时没有考虑材料的蠕变固结，也没有考虑集料和巧青间粘结的破坏，所１＾不能模拟混合料长时间在荷载作用下的变形过程。虚拟试验基于计算机运算，受外界条件的影响（包括混合料拌合的不均匀性，试件成型及切割过程中的扰动，加载端部环湿效应的影响等）较小，相比较室内试验方便简单，具有相对的优越性。但是虚拟试件的空隙率，混合料的油石比等均是事先假定，渐青砂浆接触参数的获取需通过室内试验得到，不同集料的体积比计算方法不甚精确，且试件内部集料的形状，纹理等也与真实试件存在区别。总体而言，巧青混合料的虚拟蠕变试验可作为预测混合料高温性能的一种辅助方法。３．４巧青混合料高温性能的影响因素３．４．１巧青混合料级配及油石比的设计－本节采取两种混合料的设升方式：①在确定ＡＣ２０细集料级配和相同油石比的条件下，即保证渐青砂浆粘弹性Ｂｕｒｅｒｓｇ参数相同，研究粗集料中不同档的集料对混合料蠕３２ 第三章册青混合料虚拟单轴搞变试验变劲度的影响保证ＡＣ－２０基准级配所有筛孔的通过率相同，，；②变化油石比研究不同－配为混合料－源青用量对混合料蠕变劲度的影响。研巧假定上节ＡＣ２０级１１型（油石比一为４，：．５％）共采用８种混合料类型（１）１－２Ｍ２０％的ｍｍ在基准级配的基础上添加１９筛余矿料；－（２）１－３在１１基准级配的基础上添加２０％的１６ｍｍ筛余矿料；〇）－４－１３（３１在１２０〇．２ｍｍ１基准级配的基础上添加／的筛余矿料；（４）１－５－１２０９在１基准级配的基础上添加％的．５ｍｍ筛余矿料；－（５）１－１１２０４６％的．７５ｍｍ筛余在基准级配的基础上添加矿料；－）１－７２０２（６在１％的．３６ｍｍ１基准级配的基础上添加筛余矿料；（７）１－１－１８与基准级配相同，油石比为４．３％；（８）１－９与１－１基，４％准级配相同油石比为４．；不同混合料类型的级配及油石比如表３：．３所示表３．３不同混合料类型的各筛孔通过率及油石比混合料各筛孔通过率％油石比类型２６．５ｍｍ１９ｍｍ１６ｍｍ１３．２ｍｍ９．５ｍｍ４．７５ｍｍ２．３６ｍｍ－１１１００９７．５８２．５７１６２４８３７４．５％－１００９７８２．１２７０．７２６１．８４７．９２３７４１２．５％－１００９７１３．６６７９．６６６８８８６０．４４４７．３１３７．４．５％－１４１００９７．６１８３．２８６９．４８６０．８８４７．５１３７４．５％－１００９７．１５．５８８３．０８７１．％６１１６４７．６３３７４．．５％－６４１６１００９７．６４８３．５７２．１４７．．．６６７３７３７４５％－１７１００９７．６１８３．２４７２２３６３．６１５０．２３７４．．５％－００９７１８１．５８２．５７１６２４８３７４．３％－６２４８１００９７．４％１９．５沿．５７１３７４３．４．２基于灰贿法的巧青混合料蠕变劲度分析（１）灰关联贿分析法介绍一一，灰痛分析法是种系统分析法，可；＾＞１通过定程度的数据分析在较少的样本条件下分析影响系统的不同因素对研究目标的关联性，从而确定影响目标的主次要因素，达：到准确分析研巧既定目标的目的。主要计算步驟如下Ａ．映射量的确定及均值化处理在选取映射基时、，应首先遵循功能性可获取性、完整性、可比性和非重叠性原则，…＝确定反映系统行为特征的数据系列。设Ｘｘ（ｌ），２）），；，．为参考序列［Ｓ却（４扣］．．．乂＝＝３－１）（１）；？：．．．：＾７１２，３，，１的为比较序列按式（对原始序列进行均质化，口）（）］〇，，；於；＾处理：＊－１＝＝３Ａ＝Ｘ走．．．１２．．如ｘ（）］２．耐（（走）／（，，，如，，，，化＝…Ｘ＝…Ｘ＝＝ｘｌｘ四ｘｎ，比７ｉ得无量纲参考列（），，（）较列；四，ｉ（）］战［〇〇〇］３３ 东南大学硕±学拉论文２…１ｍ。，，）Ｂ．计算灰关联系数设为参考列与个比较列的灰关联系数，则Ａ＋户￡＿ｍｈ＿片３－１４而而品＾（）＝－式中，Ａ为两极最小差’Ａｍｉｎ；Ａ为两极最大ｍｎｎ（０ｍａｘｉｗ吗小。－．．．差＝ｍ＝－Ｘ＝＝ｎ，Ａｍａｘ；Ａ（材ｘ／ｃｌ２；为ｍ化佩；｜〇（）佩｜〇，，，）Ｐ严Ｉ一分辨系数，般取化５。Ｃ．ｉ十算灰关联密度Ｍ二＝―户／．６１２．．．巧（，，句口馬？玄氧＊４＝１Ｄ．计算灰关联烦和灰贿关联度Ｈ－－１６打二Ｐ口）扑ｔｆ卢巧＝／１１Ｅｘ二Ｈ－Ｈ３１７（，）Ｊｎ，（）ｊ＝／ｎｎ，？式中，为灰关験滴，Ｅ为灰关联度，Ｗ是属性兀素的个数。巧ｈ（材ｍＥ．关键影响因素分析由灰关联摘关联度的计算得到序列的排序准则：比较列的贿关联度越大，则比较列５８［］。。与参考列的关联性越强从而找出影响参考序列的关键因素，进行关键影响因素分析（２）巧青海合料蠕变劲度的影响因素分析论文采用单轴蠕变试验研巧巧青混合料的高温性能，而巧青混合料的懦变持征与外界环境密切相关，其在恒温恒力的条件下随时间和湿度变化而变化。为了表征源青混合一？料技复杂的性质，范德波尔引入了劲度来描述其力学性质：ＳＴ＝ａｌＴ３－），１，。此的）（糾＇式中：？？表示在温度７和加载时间？条件下渐青混合料的蠕变劲度，＾为荷载＾＜，＾巧。应力，＾化巧表示在温度了和加载时间＾条件下巧青混合料的应变该公式描述的是材－－，与公式（２４８）样料在特定温度及加载时间条件下应力与应变的关系，包括了渐青，粘性，粘雄性Ｈ部分的综合影响，满足工程应用的要求混合料弹性。表３。．４为混合料类型的蠕变应变及劲度结果＝表３．４不同混合料类型婦变应变及劲度（ｔ４００ｓ）混合料类型应变－Ｐａ（１０巧蠕变劲度）（ＭＭ５．４８４１８．２３４－．１２５３５２１８．６８４－１３４．９１５２０．３４５－．１４４９７９２０．０８４３４ 第Ｈ章巧青混合料虚拟单轴臨变试验－１５４．７４４２１．的９－１５４斯５２２．０５０５．巧０．７５７１７＾－１８５．２１２１９．１８６５．２４５．１９０６６＾－－Ｗ混合料类型－￣１１为参考列，Ｗ１２１９为比较列，并Ｗ蠕变劲度评价高温性能，得ｉ＂３．５到不同混合料类型对应的蠕变劲度表如表。经过均值化变换得到巧值化序列表，－化表３．６。再经计算得到各影响因素与蠕变劲度的灰关联系数如表３．７（１）。按３５计算得到灰关联密度表如表３．８。表３．５原始数列混合料ａｂｃｄｅｆ咨ｈ类型１－１１８．２３４２．５．．１５１１５９１４１１４５－１２１８．．８９６３１４．８８１１．４８９２１３．８８０．９１４５．１－１３２０．３４５２．３４．．．，１８１０７８８４４１３．１３１０３１４５－１４．０８４２．．８８．６．．．５２０．３９１４３３１３１３３７１０５１４－４１５２１．０７９２．４２１４．５．．．．５１１．１２１０８１３５３１０６３－．．．．．．．１６２２０５０２３６１４１４１０．８４８４９１６８１０３７４５＾７１７．３７０２．３９１４．３７．．．．４．５１１０１８６２１３４１１３２－．１８１９．．４．３．１８６２５１５１１５９１４１１－．５９１４．１９１９．０６６２．５１５１１１１４４法；ａ为蠕变劲度，ＭＰａ；ｂ，Ｃ，ｄ，ｅ，，分别为１９ｍｎｉ，１６ｍｍ，９．５皿ｍ，４．７５ｍｍ，ｇ２．３６ｍｍ。筛孔的筛余质量，ｇ；ｈ为挪青质量，ｇ表３．６序列均值化处理混合料类ａｂｃｄｅｆｈｇ型－１１．１．１１１１．１１１２９．１１１．１１１１．１１１０．１０３５４７１０．１１１６０７０１０９３日６５００００５０９０９４１－２０．．１０６１０１０．１３３９２９０．１１００４３０．１１０巧８０１１０３０．１１００５４０．１１０２８０．１１１９４－１３１０１．１．１．１１１０．１１５巧４６０．１０４４６４０．１３３１６．０４２０５００４３６５００４１０７０１０４２５０．１９４１－４巧乃１０．１０６３４４０．１０６００．１０６２３７０．１９４０．１２４０４９５０．１０６６９６０．１００－巧３始］１１－１５０．１６９９１．１．１０７２３３．１０７４９．Ｄ３５４．１０７２．１．１１１９４巧００８０３６００２０另０巧００７４５０１－６４０．１０４９８．３３２００．１２巧１５５０．１０５３５７．１０４巧０．１０７Ｓ５０３０１６０．１０４８２２０．１１１９４１－７６２７．１０６４．！０６５９０．１０６３２７０．１３４２．４０．０９８６３６９０．１０６６９６０．１０１０２８０１３８０１１１９－Ｗ１８０．１０５１０．１１１６０７０．１１０９３０．１１１１６５０．１１１２９０．１１１００５０．１１１１９０．１０６９６５－１９１Ｑ．１１１２．０．１０８２６５５０．１１１６０７０．１１０９３０．１１１６５９０１１１００５０．１１１１９０，１０９４巧３５ 东南大学硕±学位论文表３．７灰贿关联度计算混合料（２（３（４（５（６（７类型－０．０．．７６４的１０．７４１７０８１１０７５１４５４０．７７２０妃０７６４７９５０．７６０９８７６９７２１．－０．１２０．４２２２５６０．８９７１６６０．８９０６５４０．８８６４１５．８９６７０１０８８７２６０８２３５８５．－．．．６６３３５７０６６５８５８０９１２０９７１３０．仍１７０７０５４６３０．６６５６２１０６６９３６５０．．－．．．１０巧０．５９９６５０．７６２０９５０７５２０６７０．７５８８５４０．９８１９０２１４０７７３００７０７５１－０．．．．７１５０．６５巧５１０，６４０１９７０６４５８１５０．６１１７８５０６４１１９１０６４４９０１６０４８９－６００２６１．５１２８２７０．５０２１９２０．５０５０４８０．５０７７１８０．７５３５０６０．５０５５４．６２３－．．７６４２８３０．巧９１１０．７６２５６９０．：３６５８０６０．拍２６８５１７０７５１４６７０５００．７５４６－８０９５４９８２０．．９８８５１５０．９７６６３４０．９７０４２１０说４６８０．９７５３８８０９８８１８６１．－＞０．．．９５４５．９．３７６８４０．９５０９９１０．９４２３２１１０３０８７９１９０５２３２６１０６７４３４８３０９表３．８关験密度计算混合料Ｐ＆＆巧巧■ｓ类型－１１０．１１８３８０１１４２３０．１１５５９７０１８１３０１０８１１３０１１８６４６０１００７０１．．１１．．．－．．１３２７４０．３．４４０．，．１２００６６５２０１４６２１０１３０２１２５９４９０１３７７８２０Ｕ１８１７－１３０．１０５８１７０．０８０８２８０．１００６０７００９８３５２００９３１７４０１０３４０１２３８３４．．．．？－１４０．１２１７％０，１１．．．．１１２００７８巧２０．１１１９７７０１０％３４０１１７８４２０１３３３１２－１５０．１０３６５００９４７２０．０９７６．８９２０．．．．１４００８９０９００６０１００１４６０１０３２５１－１６０．０８０７８８０．０７４３０２０．０７６３３７０．０７４６０１０．．．ｉ０％３６００７８５０５００８４６１９－１７０．１１８３８２０．１１３０７９０．．．１１４７９７０．１１０８７７０．１０７１０９００５６８０６００８４５４１－．．．，．．１８０１５０４４３０１４６２巧０１４７６１６０１４２５８７０１３８３０６０．１５１４６７０１３４６５１－１９０．１４５４４６０．１４１２３３０．．．１４２６０６０．１３７７７７０．１３３５７４０１４６３３２０１３９９６１按照式－１）（－１）（３６和３７计算灰关联贿和灰備关联度，结果如下：表３．９集料及巧青巧量的灰关联炯和灰滴关联度影响因素序号灰关联摘灰贿关联度－１（１９２６．５ｍｍ）２１８３１６．１２１９２２．１２６－９ｍｍ（１１）２．１８３８１４１．１２２２５８３－（１３．２１６ｍｍ）２．８２４７．１１１１２１５６８（－４９．５．）１３２ｍｍ２．１８８５＾＞８．２４７１７１１（４－．．）２５７５９５ｍｍ．１９６２９７１．１２８６７４６（２－．３６４．７５ｍｍ）２．１７２８７２．１１１６６３５７（巧青用量）２．２００４３７１．１３０８０１３６ 第兰章挪青混合料虛拟单轴蠕变试验：作各档集料及渐青用量对漸青纔合料蠕变劲度模量的影响关系图，如图３．７１．１３４ｒ■１．１３１ｆＩ：：：ｙＡ／４－—Ｉ１．１２２＼ｗ…９１Ｙ每？１．１１６＾＝＇；＾＊＇１．１１３０１２３４５６７８图３．７Ｗ攝变巧度模量为参考序列的灰贿关联度ＡＣ－２０渐青混合可Ｗ看出，在渐青混合料高温性能所有影响因素当中，渐青用量对－料的蠕变劲度模量影响最为显著，其次是级配粒径在４．７５９．５ｒａｍ的集料，再次是级配９－－．５１３．２ｍ。粒径在ｍ的集料，而２．％４．７５ｍｍ的集料对混合料蠕变劲度的影响最小一－ＡＣ－２０对于密级配巧青混合料，洒青混合料的油石比经验值般在４．３％４．５％之间，－２０－考虑ＡＣ基准级配１１的细集料含量较多，砂浆所需的裹附巧青含量也较多，故油石比取上限４．５％，但是蠕变结果显示，４．５％并不是本级配的最佳油石比。此时砂浆的奶。青含量过多，混合料的高温性能反而下降一巧雷法是关于巧青混合料级配设计的种经典方法，该方法的基本思想如下：根据一Ｐ最大标称粒径尺寸的０．２２倍对应的尺寸确定粗细集料分界点ＣＳ），（即第控制筛孔一一Ｓ该拉制筛孔尺寸即为粗细集料的第分界点，然后再对通过第控制筛孔ＰＣ的集料确－定次级粗细集料分界筛孔．．．．．．。鉴于论文离散元模拟巧青混合料所提出的ＡＣ２０级配，一４－．７５ｍｍｉ■４７５粗细集料的第控制筛孔分界点即，而从本节的分析中可ｌｉ看出，．９．５ｍｍ．７５的集料作为粗集料的最小档，对材料高温性能的影响作用最大，同时这也符合４ｍｍ颗粒具有最强骨架构成能力的理论３．５本章小结本章首先介绍了离散元软件ＰＦＣ生成渐青混合料的具体方法，对离散元软件计算基－本准则做了简要介绍，包括计算需满足的方程和算法。然后按照ＡＣ２０级配的各档集料－。引入时温等效原理２０体积分数生成了相应的离散元虚拟试件，对ＡＣ级配构成的虚巧试件进行虚拟单轴蠕变试验，通过室内试验进行了验证。最后对粗集料和渐青用量对虚拟试件蠕变劲度的影响趕度进行了研巧。（１）基于虚拟混合料试件生成的考虑，提出了按质量计算各档集料体积分数的计算方法ｉｈ程，，直至，并通过编写Ｆｓ序对各档集料体积分数进行检验生成符合级配条件的虚拟试件。３７ 东南大学硕±学位论文（２），并作室内试验予Ｗ验证，进行虚拟单轴蠕变试验。通过比较两者的试验结果验证了虚拟单轴蠕变试验短期加载的正确性。（３）渐青混合料的油石比对汲青混合料的高温性能影响很大。当变化油石比时，制作虚拟试件不仅要改变每档集料的体积分数，还需通过模拟重新获得相应術青砂浆的Ｂｕｒｅｒｓ模型参数，装配后再进行虛拟试验。ｇ（４）保证Ｂｕｒｇｅｒｓ微观参数不变，硏究了不同粗集料级配对混合料蠕变劲度的影响。－－－ＡＣ２０级配．７，１对于，４５９．５ｍｍ集料对材料的蠕变劲度模量影响最为显著９．５ｍｍ３．２ｍｍ－集料的影响次之，而２Ｊ６４．７５ｍｍ集料对材料蠕变性能的影响最小。３８ 第四窜巧青巧合料单轴挥变下的细观研巧第四章巧青混合料单轴蠕变下的细观硏究－行虚拟单轴歸变试验的验巧第Ｈ章通过相同条件下室内试验对虚拟ＡＣ２０试件进，－，，４７５９５证明了基于离散元法研究源青混合料高温性能的可行性并得出了油石比．．ｒａｍ５－ｍｍ和义１３．２粗集料对渐青混合料高温性能影响最为显著的结论。本章参考国内混合－料级配设计规范，Ｗ及第Ｈ章的研巧成果，改进前文ＡＣ２０的基准级配，并利用离散元（ＰＦＣ３Ｄ）对不同级配巧青混合料的高溫性能进行预测分析。最后，在上述预测分析的基础上，对不同级配虚拟试件内部材料的接触力，速率，位移等参数进行微观分析，得到了棚青混合料高温性能与蠕变内部参数之间的关系。４．１改进级取试验的验证传统的洒青混合料设计须对同类公路的配合比设计和使用情况进行调查研巧，充分借鉴成功的经验，再选用合适的材料进行配合比设计。规范规定的密级配湖青混凝王混合料矿料级配范围如下图所示：表４．１矿料级配巧围级配通过下列筛化（ｍｍ）的质量百分率％类型２６．５１９１６１３．２９．５４．７５２．３６１．１８０．６０．３０．１５０．０７５－ＡＣ－２０－－－－－－－－－－１００９０１００７８９２６２８０５０７２２６５６１６４４１２３３８２４５１７４１３３７（规范建议，密级配巧青混合料宜根据公路等级Ｃ、气候及交通条件选择采用粗型Ｆ型）－４型）或细型（。对于ＡＣ２０级配，．７５ｍｍ筛孔通过率小于４５％为粗型，大于４５％一ＡＣ－为细型，上章的基准级酷即为２０轴型。假设紙青混合料的油石比不变，参考国内符合Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ巧青混合料设计要求的相关实例，改变各档粗集料的含量（其中主要调－－．ＡＣＩ整４．７５ｍｍ档和９５ｉｒａｎ档粗集料含量），最终得到改进型２０和ＡＣ２０ＩＩ型混合料。改进型级配的油石比不变，级配如表４．２：－表４．２ＩＡＣ２０型和ＡＣ２０ＩＩ型的级配各筛孔通过率级巧各筛孔通过百分率％油石类型２６．５１９１３．２．５４．７５２．６．比１６９．３６１．１８００．３０．１５００７５ＡＣ２０１１００９５８７８２６５４４巧１８１３１０７５４．５ＡＣ２０ＩＩ９５８６４４５２１．５．．．１００６７５３１１４１０５７５５４５－ＡＣ２０－按照前文的方法，分别对改进型＾和ＡＣ２０ＩＩ的级配进斤砂浆试验，得到各自宏观蠕变Ｂｕｒｇｅｒｓ模型参数，通过计算可得到渐青砂浆的Ｂｕｒｇ微观接触参数，其ｅｒｅ中Ｌ为相接触两个小球的半径和：４－表．３ＡＣ２０Ｉ型和ＡＣ２０ＩＩ型的巧青砂浆拟合参数Ｅ／Ｅ／ＭＰａ／Ｍ＇ＭＰａｓｒｉ（Ｐａｓ）ＴＭＰａｓ）ｉ｜）２《ＡＣ２０Ｉ砂浆５．１９７８１．９７８６４５７．０６Ｗ１８．６０６４３９ 东南大学硕±学位论文ＡＣ２０ＩＩ砂浆４．８７５８３．３５８１１２６０２２５２３．２１８６．４－表．４ＡＣ２０Ｉ型和ＡＣ２０ＩＩ型的細青砂浆Ｂｕｒｇｅｒｓ模型微观接触参数静态蠕变Ｂｕｒｇｅｒｓ微观接触参数砂浆ＫＫ＾Ｃ〔＾〔ｍｎｍｓｋｎｍｎｍｓｋｎｋｓ类型．．．ｍ．．ｍ．．ｍＰａｍ）（化ｍ）巧ａｍ）Ｐａｍ化ｍｓａｓ化ｓＰａｓ（（）（）伴）（）〇）ＡＣ２０５．２０Ｅ６丄．．．１．７３Ｅ６丄１９８Ｅ６丄６６０Ｅ５丄４．５７Ｅ８丄１．５２Ｅ８Ｌ１．８６Ｅ７丄６２０防ＬＩＡＣ２０４．８８Ｅ６Ｌ１６３６丄３．％Ｅ６．．４．２０Ｅ８Ｌ．．Ｅ丄１１２Ｅ６丄１２６Ｅ９Ｌ２．３２Ｅ７丄７７３防丄ＩＩ－－同已述生成方法，分别生成改进型级配ＡＣ２０Ｉ和ＡＣ２０ＩＩ虚拟巧青混合料试件，’并带入各自的微观接触参数进行装配。同理，进行６０Ｃ，化ＩＭＰａ条件下的虚拟单轴蠕变试验和室内试验一，虚拟试验的其他设置均与前文描述的致。曲１■１１ＨＰａＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ（）彻图４．１虚巧试件ａＷ２５１０．００５．－０．Ｗ２０－一．００４。－．。０。／＾０．００３：：暮ｇ胃ｎｗｉｔ／ｓｔ／ｓＩｆ■■０Ｊ＞■０４■■■？０１００２００３００４０００１００２００３００４００ａＡＣ２０ＩｂＡＣ２０ＩＩ（）（）—室内试验一虚拟试验－图４．２时间应变图４０ 第四章巧青混合料单抽橘变下的细观研究结合ＡＣ－２０基准级配，从虚拟蠕变试验结果和室内试验结果可得出；荷载均为化ＩＭａ．ｐ，加载时间为４０化时，ＡＣ２０基准级配的室内试验应变为０００５６７，而虚拟试验的应变为０．００５４８化００１７４，虚巧试验应变为化００１９０；ＡＣ２０Ｉ级配的室内试验应变为；ＡＣ２０ＩＩ级配的室内试验应变为化００３９７，虚拟试验应变为化００３９７４。就试验结果而言，油石比相同的条件下，ＡＣ２０Ｉ级配的高温性能最好，ＡＣ２０ＩＩ次之，ＡＣ２０基准级配最差。分析级配可Ｗ看出，ＡＣ２０Ｉ级配，ＡＣ２０ＩＩ级配，ＡＣ２０基准级配的４．７５ｍｍ筛孔通过率分别为为４４％，４５％．４８％，显然，ＡＣ２０Ｉ级配作为粗型密级配源青混合料，宜在公路等级、温度及交通条件较高的时候选用。更重要的是，ＡＣ２０Ｉ、ＡＣ２０ＩＩ、ＡＣ２０。－４５－基准级巧的．７９．５ｒａｍ集料含量分别为２１％，１９％，１４／〇，９．５１３．２ｍｍ集料含量分别为％－－，１％，，其中９．２１７％１９４．７５．５ｍｍ和９．５１３ｍｍ集料的含量越高，混合料的高温性能－－越好。所从三种级配混合料高温性能的好坏侧面上验证了４．．．７５９５ｍｍ和９５１３．２ｍｍ集料对混合料高温性能影响最为显著的结论。所Ｗ，现行国内规范针对不同条件选用粗－型（Ｃ型）或细型ＣＦ型）密级配巧青海合料的建议具有局限性，在进行中面层ＡＣ２０渐青混合料的级配设计时－ｉ，建议４．７９．５ｍｉ集料质量不低于集料总质量的２０％，－９．５１３ｍ．２ｍ集料质量不低于集料总质量的１５％。值得注意的是，比较所有级配的虚拟试验和室内试验结果，渐青混合料的虚拟嬌变Ｉ试验的加载时间需要灵活控制，渐。在加载的初始阶段青混合料虚拟试件的应变巧室内一试验结果存在定差异，特别是当试件进入稳定期后，随着加载时间的増加，由于虚拟一试件和试验的局限性，虚拟试件的应变会直増加，且与室内试验应变结果的差距将越来越大，巧，。因此青混合料的虚拟蠕变试验可作为辅助方法预测混合料的短期高温性能但没有室内试验真实可靠。４．２满青混合料的接触力研巧４．２．１巧青砂浆内部的接触力研究渐青混合料的三相包括渐青砂浆相，集料相和空隙相，所姐成材料分别为巧青和集幸斗。虚拟试件的内部接触包括集料内部单元之间的接触、集料与集料间的接触、集料与砂浆的接触、砂浆内部单元之间的接触。本节讨论不同级配虚拟试件在加载４００ｓ末渐青砂浆内部接触力。ＰＦＣ３Ｄ软件可Ｗ直观地显示渐青混合料内部接触力的分布状况，其中，，红色表示拉力，黑色表示压力线段的粗细则表示力的大小，线段越粗力越大，反之越小。４１ 东南大学硕±学位论文麵ＭａＡＣ２０基准级配ＡＣ２０ＩｃＡＣ２０ＩＩ（）（的（）图４．３巧青砂浆内部接触力可Ｗ看出，湖青砂浆内部同时存在接触压力和接触拉力。ＡＣ２０Ｉ作为高温性能最好的级配类型，淑青砂浆内部的接触力线段较粗且密集，而ＡＣ２０级配的高温性能最差，砂浆内部接触力较细较稀疏，砂浆内部的接触压力尤其明显。提取湖青混合料虚拟试件４￣４内部砂浆相间接触的接触力进行详细分析，得到相应的接触力分布规律．４．６。图为巧青砂浆的接触力分布规律图：０．３５０．３０３０．２５Ｉ０．２５Ｉ■０．２０ＳＩＩ．１５，０．１０．１Ｌｒ００．０５．０５＾°ｄｄｄｄｄｄｄｄｄｄ〇〇〇°ｃｃ２Ｓ２２ｄ２ｄ接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ图４．４ＡＣ２０基准级配巧青砂浆内部单元间接触力情况４２ 第四章规青混合料单轴蠕变下的细观研巧０．．３３０２５ｒ００．３ＩＩ０．２０．２５Ｌ〇０．＂’２？输［澄嚴ａｉｊ＂Ｉ０．０５＾０．０５０＇＇〇〇？ｗ—？—〇ｍｆｓ＞ｏｏ〇〇八－ｏｏ———ｐ：；：。＂巧〇巧Ｐｏｄ巧ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ图４．５ＡＣ２０Ｉ瓶青砂浆内部单元间接触力情况０．３０ｒ．３５ｒ０．３Ｉ０．２５０．２５Ｌ０．２〇Ｃｓ．＂ｓＩ。’－。，Ｉｈ０．０５０．０５Ｈｒ＾＾００＊＇ＯＯ＇—ｏｒＯＮＣｌｖ＾ｏｏｔ／＾ｖ＾ｉｒｊｒ？？？／ｖｖｗ＞〇＾ｆＮｎｏ＾ｎ％＾〇ｐｏｐ。巧。ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ图４．６ＡＣ２０ＩＩ巧青砂浆内部单元间接触力情况４￣图．４４．６为ＡＣ２０基准级配、ＡＣ２０Ｉ和ＡＣ２０ＩＩ型级配的虚拟试件渐青砂浆内部接触力分布图。其中，ＡＣ２０基准级配、ＡＣ２０Ｉ型和ＡＣ２０ＩＩ型级配砂浆内部接触拉力最大值分别为０，．，４７，，．２３Ｎ，０．３５Ｎ０２６Ｎ接触压力最大值分别为０．Ｎ０．６９Ｎ，０．４８Ｎ。总的来说混合料内部的接触拉力和接触压力呈现负指数分布，并随接触力数值的増大，频率不断－０－０减小．０９Ｎ００．１８Ｎ。接触拉力主要分布于之间，接触压为主要分布于之间，区间内接９７％配的接触拉力于－触力的总分布频率均超过。ＡＣ２０Ｉ型级００．０３Ｎ区间的频率最高，，ＡＣ２０ＩＩ型级配居中ＡＣ２０基准级配的接触拉力于相同区间的频率最低；而对于接触压－力，ＡＣ２０Ｉ型级配于００．０１Ｎ的频率最低，ＡＣ２０ＩＩ型级配的频率最高，ＡＣ２０Ｉ型级配居中，。由于渐青泡合料渐青砂浆内部的接触压力水平要大于接触拉力水平说明在单轴蠕变试验中，砂浆内部＾＾受压为主。额青混合料高温性能不足引起的剪切破坏就是由于试件内部局部应力过大产生微裂缝，随着荷载作用的发展微裂缝累积的结果。尽管此次虚拟单轴蠕变试验没有涉及到蠕变的破坏阶段，但从稳定期的受力情况依然能够反应这一点。４３ 东南大学硕±学位论文４．２．２巧青砂浆与集料间接触力研究本节仍然讨论不同级配虚拟试件在加载４００ｓ末巧青砂浆与集料间的接触力。通过ＰＦＣ３Ｄ直接提取Ｈ种级配类型的巧青砂浆与集料间的接触力，其中红色代表接触拉力，黑色代表接触压为，线段越粗力越大，越细力越小。薩薩誦ａＡＣ２０基准级配ＡＣ２０ＩｃＡＣ２０ＩＩ（）脚（）图４．７巧青砂浆与集料单元之间的接触力同理可，巧青砂浆与集料之间的接触力大小与疏密程度和混合料的高温性能＾＾看出明显相关。ＡＣ２０Ｉ型级配的高温性能最好，接触拉力和压力的线段均较密且粗；ＡＣ２０ＩＩ型级配次之，ＡＣ２０基准级配的高温性能最差，接触拉力和压力的线段均较疏且细。一另外，各种级配接触压力的线段都较接触拉力的线段粗，这进步说明，洒青混合料虚拟试件在单轴蠕变条件下其内部主要处于受压状态。提取巧青混合料虚拟试件内部各砂￣，得到相应的接触力分布规律。图４浆相与集料相间接触的接触力进行详细分析．８４．１０为巧青砂浆与集料间的接触力分布规律图：００．４．３５０．３５０．３Ｉ０．３Ｉ０．２５０．２５Ｉ〇＇２视？Ｉ轴嚴黯（Ｕ５０．１５Ｋ０．１－０＇，．｜０．０５０．０５＾＾００Ｎ々々－！〇００々，＜Ｎ々００＼０ｒｆ（Ｎ０００００＜ＯＯｓ〇Ｎ，ｖ〇００（ＮｆＳｔ＇ＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯ—接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ４．８图ＡＣ２０基准级配綱青砂浆与集料单元之间接触力分布４４ 第四章滿青混合料单轴蠕变下的细观研究０．４５０．３５ＩＩ０．４０．３０．３５０．２５。、０．３０．２．２５视０鞠？囊養０．２０．１５Ｉ０．１５０．１Ｉ。０。。－－－．０５３ＩＬ＾０—０００也寸Ｎ〇ｒ）０〇Ｖ〇寸ＮＯＯＯＯ〇（Ｎ々尼ＯＯＶＣＮ寸々ＯＯＣｖｆ々ＣＪＳ寸〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇——＾接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ图４．９ＡＣ２０Ｉ型级配滿青砂浆与集料单元么闻接触力分布００．４５．４，Ｉ０．４０．３５Ｉ０．３５０．３Ｉ０．３Ｉ０．２５＂。１三Ｉ．２：Ｉ０．＂０．１５Ｉ００．１．１祖Ｉ００．０５．０５０００＊ｖ＼〇，ｓ０ｖｖＯＯ〇ＣＣ々ｆＳ，００（Ｎ００００〇ｒ｜々＾〇〇ｅＮＴｊ〇ＣＳ（Ｎ，＇０Ｃ——Ｉ—３００ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ接触拉力／Ｎ接触压力／Ｎ４．１０ＩＩ图ＡＣ２０型级配巧青秒浆与集料单元之间接触力分布４￣图．８４．１０为ＡＣ２０基准级配、ＡＣ２０Ｉ和ＡＣ２０ＩＩ型级配的虚拟试件巧青砂浆与集料之间的接触力分布图。ＡＣ２０、Ａ２０Ｉ２０ＩＩ其中，基准级配Ｃ型、ＡＣ型级配砂浆与集料之．圧力最大值分别为１间的接触拉力最大值分别为０．６９Ｎ，０９５Ｎ，０．５７Ｎ．０２Ｎ，２．００Ｎ，，接触一０。，．９５Ｎ与砂浆内部接触力的分布规律基本致砂浆和集料间的接触拉为和压力均呈－现负指数分布，并随接触力数值的増大，频率不断减小００２４。接触拉力主要分布于．Ｎ－０Ｎ之间之间，接触压力主要分布于０．４５，区间内接触力的总分布频率均超过９７％。ＡＣ２０Ｉ０－０Ｎ区间的ＡＣ型级配的接触拉力于．０８频率最高，２０基准级配的接触拉力于相同区间配居中而对于接触皮力－的频率最低，ＡＣ２０ＩＩ型级，ＡＣ２０Ｉ型级配于０００１Ｎ；．的频率最低，。另外通过编写Ｆｉｓｈ程序提取满青砂浆内部、渐青砂浆与集料之间的接触力，计算得Ｈ种级配接触单元的接触力均值和接触力变异系数。其中，变异系数没有量纲，是反应数据离散程度的绝对值，计算公式如下：ｃｎ－＝－—．ＣＶ１００％＾－１、（４－）＾１４５ 东南大学硕±学位论文式中，ＳＤ是数据的标准差，／／是数据的平均值。变异系数越小，说明数据的离散程度越小。最终结果如表４．５和表４．６：表４．５不同级配的各单元间接触力均值砂浆－砂浆砂浆－集料接触类型ＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ接触拉为／Ｎ０．０２７６０．０２１８０．０２３００．０４９５０，０３９７０．０４３８接触压力／Ｎ０．０５９４０．０５２６０．０４０９０．０８９７０．０８３４０．０６４０表４．６不同级配各单元间接触力变异系致（Ｃ．Ｖ）砂浆－砂浆砂浆－集料变异系数（％）ＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ接触拉力Ｗ．４９０．５９３．４１０９．５１０２．８接触压力Ｈ６．０６６．１８２．３１３２．７１１５．１１２５．４显然，无论是接触拉力还是接触压力，巧青砂浆与集料之间的接触力均值均大于洒２．４４ｓ青砂浆内部的接触力。送是因为根据．节对Ｂｕｒｇｅｒ模型参数的计算公式，渐青砂浆与集料间的接触刚度大于渐青砂浆间的接触刚度所致。砂浆内部、浙靑砂浆与集料之间接触拉力相对越小，、巧级配的高温性能越好；同时级配的高温性能的好坏与砂浆内部一。青砂紫与集料之间接触压力的均值关系不大另方面，砂浆内部、砂浆和集料之间的接触力变异系数越小，说明试件内部的受力更均匀，此时级配的高温性能越好。‘根据上述结果可Ｗ确定，与巧青混合料内部砂浆枯结作用有关的接触拉力峰值和均值均存在于集料与渐青砂浆之间，且混合料的高温性能与试件受力的均匀性关系密切。所Ｗ在实际工程中，要需要采取相应措施增大渐青砂浆与集料之间的粘结，使用高粘度巧青，应用更先进的巧青混合料摊铺及破压技术，保证滅青路面的路用性能，避免渐青砂浆与集料之间由于较大的拉应力导致粘结破坏，并随着加载时间的发展而导致混合料失稳，最终产生较严重的永久变形。４．２．３集料间接触力硏究在实际路面荷载情况下，路面的粗粒料可能会从巧青砂浆中剥离出来，在过大的荷载条件下，部分粗集料甚至会断裂。不考虑类似假定，在论文的试件生成过程中Ｗ群（Ｃ）ＰＦＣＤ内Ｃｌｕｍｌｕｍｐ来表征粗集料，而在３置程序里，ｐ是边缘可变的刚体，在加载时，Ｃｕ，且，ｌｍｐ内部的颖粒并不参与计算内部颗粒的相对位置始终保持不变也正是在此种假定下，计算效率得到了提升。图４．１１湿示了不同级配源合料的集料间接触力情况，较粗的黒色线段代表集料之间较大的的接触压力，线段越细，接触压力的数值越小。其中黑色线段之间的空白区域可能是洒青砂浆，亦可能是集料内部。４６ 第四章況青混合料单化蠕变下的细观研巧賴義ｉｉＨ＇．ｉＨｉ．ｌ＾’种‘＾肾雜濟韻姗巧讓獨ｐ（ａＡＣ２０基准级配脚ＡＣ２０ＩｃＡＣ２０ＩＩ）（）图４．１１渐青混合料集料之间的接触力可Ｗ直观地看出，ＡＣ２０Ｉ型级配的集料间接触力的分布最密，高温性能最化ＡＣ２０基准级配的集料间接触力分布最为稀疏，高温性能最差。显然，ＡＣ２０Ｉ型级配粗集料，２０基准级配粗集料的骨架作用最差的骨架作用最好ＡＣ。这可Ｗ解释不同级配高温性：混合料内部的粗集料构成骨架能差异的问题，主要承担荷载，砂浆则起到粘合骨架的作用，，。所Ｗ在混合料中如何让粗集料形成良好的骨架从而最大化地承担荷载正是目前级配设计方法的主要研充方向。—０．６０．７Ｉ０．６０．５０＇．５０．４０４操ｎ视３馬發（Ｕ０．２０．２０．１。＇１ＬＬ￣００——一一一一ｆＯ（ＮＣＮ接触压力／Ｎ接触皮力／Ｎ（ａ）ＡＣ２０基准级配（ｂ）ＡＣ２０Ｉ４７ 东南大学硕击学位论文０．７Ｉ０．６０．５视０．４發０．３０．２０．１ｉｋ０ｉ．—一ｆＳＮｆＯ接触圧力／Ｎ…ＡＣ２０口图４．１２況青混合料集料单元之间的接触压力分布表４．７不同级配集料单元间接触力均值＂ＩＺＴ集料－集料接触类型ＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ接触压力／Ｎ１．４６０．９５１．２８图４．１２为巧青混合料集料之间的接触力分布规律图。如图４．１２所示，兰种级配的集料０－６Ｎ间接触压力主要分布于，９７％之间其总分布频率均超过。集料之间的接触力也呈现？ＡＣ２配集料间的接触压力负指数分布，随接触力数值的增大，频率不断减小。０Ｉ型级－００．５Ｎ的于主要受为区间分布频率最高，而ＡＣ２０基准级配的频率最低，ＡＣ２０ＩＩ型级配居中，，最大接触力分布区间的分布频率越高这说明高温性能越好的混合料级配。另外，ＡＣ２０Ｉ、ＡＣ２０ＩＩ和ＡＣ２０基准级配的集料之间最大接触压力分别为３１．７Ｎ，２０．０Ｎ和３３．０Ｎ，ＡＣ２０Ｉ型级配集料内部超过６Ｎ的接触力分布频率最低，ＡＣ２０基准级配最高，ＡＣ２０ＩＩＡＣ‘。２居中，也就是说，０Ｉ，ＡＣ２０ＩＩ和ＡＣ２０基准级配试件粗集料内部的受丹大值点越多，级配的高温性能越弱，。正因为如此根据Ｆｉｓｈ语言编写源程序，计算ＡＣ２０Ｉ、ＡＣ２０ＩＩ和ＡＣ２０基准级配的集料间有效接触（即接触力不等于０）的压力均值分别为１．４６Ｎ，０．９５Ｎ，１．２８Ｎ，这说明混合料的高温性能越化接触力均值越小。表４．８不同级配虚拟试件的接触数统计ＡＣ２０基准级配ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ粗集料（Ｃｌｕｍｐ）颗粒数量巧５５７９％７４８１集料单元之间总接触数１８３６８３０５２８２６５０８集料之间有效接触总数８０４０１４６８２１１８５４有效接触总数／集料单元间总接触数０．４３７０．４８１０．４４７Ｆｓ同时编写ｉｈ程序统计三种级配的粗集料总数，粗集料单位间接触数，有效接触数的结果如表４．８所示。可Ｗ看出，ＡＣ２０Ｉ级配无论是粗集料颗粒数量，集料间单元间总４８ 第四章衡青混合料单轴蠕变下的细观研巧接触数，有效接触数及两者的比值都是Ｈ种级配中最大的，而ＡＣ２０基准级配最小，ＡＣ２０ＩＩ型级配居中。所Ｗ，上述指标也可Ｌ义反应混合料的高温性能，离温性能越好值越大，高温性能越差值越小。对于不同级配的混合料，高温性能越好，粗集料形成的骨架作用就越明显，也就能够更好地承担荷载，实际环境条件下路面的永久变形就小。结合对集料颗粒数量的统计－混合料中主要起填充作用－分析，可＾发现：２．３６４．７５１１１１１＊料在。所＾在进行中面层乂（２０！＾：湖青混合料的级配设计时－，建议控制集料４．７５ｍｍ筛孔通过率低于４５％，且２．３６４．７５ｍｍ集料的质量不低于集料总质量的１５％。４．３巧青絕合料内部位移研巧４．３．１巧青砂浆的位移研究渐青混合料是由集料，、巧青砂浆、空隙构成由于材料的不均匀性和空隙的存在，使渐青混合料试件呈现不连续的特性。所Ｗ在单轴蠕变试验的静态荷载作用下，空隙被压实，巧青砂浆和集料发生重新排列，混合料试件内部的应力及应变场并不连续。不同一直Ｗ来有限元方法研究渐青混合料永久变形对材料均质性的假设于，离散元方法可Ｗ从细观角度反应渐青混合料的不连续特性。本节对湖青砂浆单元在单轴蠕变荷载作用４０化后的位移进行分析。ＰＦＣ３Ｄ软件可Ｗ直观地显示满青混合料内部的位移情况，其中，黑色箭头表示砂浆单元移动的方向，长度表示位移的相对大小。由于混合料试件全部巧青砂浆单元的位移图示较复杂不易于直观观察，作切片如图４．１３：．．．－ｌ，，ｖｉ■．．ｐ（ａ）ＡＣ２０基准级配（的Ｃ２０Ｉ（ｃＡＣ２０ＩＩＡ）图４．１３巧青混合料试件切片砂浆单元的位移图二维切片中的箭头疏密程度与粗集料的位置相关。如上图巧示，渐青混合料圆柱形试件砂浆的竖向位移由上至下逐渐变小，横向位移则具有不规律型。比较Ｈ种级配试件Ｉ的砂浆位移图示，可发现ＡＣ２０型级配试件砂浆单元的箭头长度最短，位移最小。下面对不同级配的混合料内部砂浆单元的位移进行祥细分析。对于圆柱形湖青混合料试、件，本节Ｗ上下圆形加载面圆也连线位置处的渐青砂浆单元为研巧对象，编写Ｆｉｓｈ程序，得到相应砂浆单元水平及竖直方向的位移，然后得到位移统计图。４９ 东南大学硕女学位论文ｒ麵圍懸補图４．１４砂浆单元的位移研究对象（虚线位置）０．１６０．１６ＴＥ「＞！泰。。８－／０．０６０．０６ｆ户０．０４。．０２位移ｍＴ＾４＾／ｍ／ｔ１ＩＩ１＊１ＩＩＩ０ｔＩ０－－．．．．１２００．０００２０．０００４０．０００６０．０００８００００１５０００００６００００的００００（ａ）竖向位移（ｂ）水平位移—ＡＣ一—２０基准级配ＡＣ２０ＩＡＣ２０口图４．１５砂浆单元的位移统计图分析渐青混合料砂浆单元的位移统计图，可［＾发现巧青砂浆单元的竖向位移与相应级配蠕变试验的应变结果有对应的关系一。从同高度位置不同级配试件内部砂浆单元的竖向位移大小关系可Ｗ得出，试件的蠕变应变结果从大到小分别为ＡＣ２０基准级配，ＡＣ２０ＩＩ型，ＡＣ２０Ｉ型；另外，渐青砂浆单元的坚向位移沿试件高度从上至下逐渐减小一致，虚拟试验加载时圆柱型试件下加载面的高度保持不变至０（与室内试验，控制上部压头Ｗ保证施加恒定的荷载）。其中，ＡＣ２０基准级配，ＡＣ２０ＩＩ型，ＡＣ２０Ｉ型级配０，，的竖向最大位移分别为．０００８１ｍ０．０００５７ｍ０．０００２６ｍ。一与轻向位移样，ＡＣ２０基准级配的最大水平位移最大，为０．０００１４ｍ，ＡＣ２０Ｉ型级，为０．００００３５ｍ，ＡＣ２０ＩＩ型级配居中，水平位移为０．００００４６ｍ配的最大水平位移最小；一可发现，砂浆单元的水平位移比轻向位移小个量级。但是，源青砂浆单元的水平位移随试件高度变化的趋势与竖向位移不同：上下加载面位置处巧青砂浆的水平位移并非最大，ＡＣ２０基准级配，ＡＣ２０Ｈ型级配，ＡＣ２０Ｉ型级配砂浆单元的水平位移最大位置分别为试件高度的０．０巧ｍ，化０５３ｍ，化１３７ｍ处。这是因为由于混合料试件中集料、渐青砂浆及空隙分布的不均匀导致的，材料的不均匀导致试件在受压时产生不均匀的应力状态，５０ 第四章巧青巧合料单轴提变下的细观研巧进而导致试件中砂浆单元水平位移分布的不规律性。４．３．２集料的位移研究集料构成渐青混合料的骨架，集料的嵌挤作用对渐青混合料的高温性能有重要的贡献。本节将对渐青集料单元在单轴蠕变荷载作用４００ｓ后的位移进行分析。ＰＦＣ３Ｄ软件可Ｗ直观地显示巧青混合料内部位移的情况，其中，黑色箭头表示集料单元移动的方向，长度表示位移的相对大小■。由于混合料试件全部集料单元的位移图示较复杂不易于直观：观察，作切片如图４．１６醒醒瞧（ａ）ＡＣ２０基准级配（的ＡＣ２０Ｉ（ｃ）ＡＣ２０ｌｌ图４．１６巧青混合料试件切片集料单元的位移图４如图．１６所示，巧青混合料试件的集料在荷载作用４００ｓ后的位移具有不规律型。其中，集料主要向下移动，且由于其分布的不均匀型，不同程度地发生水平移动和转动。４．３．２．１集料的平动分析、坐标编写Ｆ过殖序，提取不同粒径粗集料加载前后的质屯，对粗集料的运动情况作详细分析，定义粗集料的移动量ＵＰ移动角ａ如下：Ｚｉ‘，２的沁１）图４．１７粗集料颗粒移动轨迹示意图２２－－王＋术＋２Ｚ－（２义）（２｜）科。马乙之Ｑ＝－ｆａｒｃｔａｎ．＝＝：４２（）２２Ｘ—义＋一Ｖ（｜２）从朽）５１ 东南大学硕±学位论文式中，ＸＺ，ＸＺ（．Ｙ．为集料颗粒发生运动前的质也坐标（．Ｙｚ．ｚ）为集料颗粒发生运ｉｉｉ）ｚ￣－动后的质必坐标。图４．，．１７４１９是不同级配集料的竖向位移移动角图。受荷载的作用一象限的集料向下移动°处于第，第Ｈ象限的集料则向上移动，另外移动角大于４５或小°－４５于的集料其坚向位移大于横向的位移。’１００￣￣ｒ＇＇．‘Ｉ．．．＾上明二丰；二二：：；：；皆＊丰；：ｙ，；．；ｒＷ…—■￣—■－？？？？？、■．＿２３６１Ｉ「Ｉ？壁星呈当ｅＨｉ些呈ｉｉ重韋＊４．７５１—■１．．；．．ＨＢ＾Ｈｉ？ｊ＾，？—？￣？—－——Ｉ－■—■＇—■－—－－．－￣．—－—－—？￣—￣－——Ａ＾Ｉ？０：＾．．Ｈ０４啤兰直南；Ｍ２０ｍ＾——卑啤＋口２—－－—－Ｐｆｒ＾ｚｒｚｚｚｚ：行：：二；？化奎苦寺單气斗＾＝站；零爭＝＝ｇｎｉ…释户尸也亡书Ｈ？－巧片节廿宁片￣￣＇￣￣￣！■＿—＿—．．——＿ＩｊｉＩｊ１；ｊ？—；—■——■－—－―—―［—■■＇．—ｉｒｉ■——ｊＴ＾Ｊ—一一‘＇予ｉ＇＋中１亡州方４－移动角图．１７ＡＣ２０基准级配集料的的竖向位移．￣－—￣３＝Ｗ０Ｉ：ｒＩＩＩｑ１二司完：王：…心—：完一一二Ｕ－—Ｕ：：．．．－－．一＂１ｒ—ｒ：：ｒｒｒ；７ｒ巧？ｙｊ．ＩＴ巧ＴＴＵ哥－２．３６；一一一心丢三；兰＾￡王云吉叩青舌‘４．巧－三三：：ｎ：Ｘ９Ｉｑ．５ｉｉｉ二一ｉｎｍｉｉｍｌｉ１川ｉｉｉｉＯ＾姑巧０４十化２１｜■期Ｆ■－二二二Ｔｒ二：：：二；二二＾？化马节与；吉吉＾９看＾詞圓賺再—Ｍｉｆｌ－；互革马＾■种耳再￣￣￣一￣￣ｎ＾￣ｎｈ：：ｒ：二＝二．；．：±ｒＴＴ尘个：４舌｜；—’＾＾－—’；－：；：，ｒＡ：ｆＭＬｉ—ｊ：：１：ｔＩ１．：－：．：．－Ｌ．：？臟位移／ｍ４－移动角图１８ＡＣ２０Ｉ型．级配集料的的竖向位移５２ 第四章瓶青混合料单轴婦变下的细观硏究＝＾‘－—ｒｆＴＩ三吉呈呈兰Ｊ；：；—＊：：：：：ＷＰ■；；：！＿：Ｔ：■ＵＪ，ｆｗ：Ｊ：ｌ—．．ｒＴ：：：－：：．：．＇：－：－－－：；二：＾：ｒＴ拇而ｉｎｗｒｆ早卑；１Ｔ：：；：：■２．巧—Ｌ：一：；乂．—、．—？—＾—．——？—－－－———．—Ｉ［ＩＰ？２ｑＡ＊４７５巧—＿－＾當———－－：－￣￣－－—－－￣￣—＾Ｘ９．５：ＯｊＰ；：：ｄＩ？：碱Ｗ品《３化化方（０１０（口ａ（反Ｗ０４＋１３２＂－－－—￣￣￣￣￣￣！：：：：：：：二：―：二二：：：：Ｔ：—：—＾Ｔ：：７Ｔ７Ｔ＾二？巧互■＇＇？‘－－？－一＂？￣—＇？一？Ｘ＇；；＾－＂■—￣－／ｉＳｒ■－＾＝＝寺吉ｇ：＾白豈控；二１卡堪城７位巧＾１－４．ＩＩ型图１９ＡＣ２０级配集料的的竖向位移移动角°°４－－－从图．１７４１９可Ｗ看出，４５４５，．移动角在的集料其竖向位移相对偏小说明当集料的竖向位移偏小时，其横向位移偏大的概率就小，这符合试件在单轴压缩条件下的基本状况，４．９４．１０，显，。统计不同级配各档集料的平均坚向位移和移动角如表和所示然级配的高温性能与每巧集料的竖向位移和移动角都有密切的关系，其中集料的竖向位移和移动角越小，级配的高温性能越好，竖向位移和移动角越大，级配的高温性能越差。表４．９不同级配试件各档集料的平均竖向位移竖向位按／ｍｍ１９ｍｍ１６ｍｍ１３．２ｍｍ９．５ｍｍ４．７５ｍｍ２．３６ｍｎｉＡＣ２０基准０．５６３７０．３９３８０．６０９６０．３７１８０．４４８６０．４１３４ＡＣ２０Ｉ－０３０９３００８１９０２６１５０２０４６０１５３８０１４１１．．．．．．ＡＣ２０ＩＩ０．５００２０．２１２５０．４１６７０．３０２２０３１６００３０３６．．４０表．１不同级配试件各档集料的平均移动角。移动角／１９ｍｍ１６ｍｍ１３．２ｍｍ９．５ｍｍ４．７５ｍｍ２．３６ｍｍ￣．８３ＡＣ２０基准１１．８６１６．０６２２１７．７４２９．８９３０．０７ＡＣ２０Ｉ－２０．０２９Ｉ７１０７１１．６５＾￡￡ＡＣ２０ＩＩ．１５．９５７．０３１９．５４１９．５５２２４０２４．１２另外，对各档集料的竖向位移进行概率分布分析，结果如图４．２０。其中，横坐标为集料的竖向位移，纵坐标为该档集料相应竖向位移的分布概率。５３ 东南大学硕±学位论文化６Ｉ０－５１化４—一〇３｜０．２厂Ｔ１Ｐ—－０．１位移／ｍ■－９■■－－ＡＣ２０＊１１ＡＣ２０Ｉ１９ＡＣ２０ＩＩ１９ａ１９ｍｍ）（０巧０．１４４ｌＺ｜［—Ｉ０．０８１ＩＩ造旨酬麵、。、＾、声繳《《辦镑。《特＞碱诚＞位移姑■ＡＣ２〇ａｔ）｜－１６ｉＡＣ２〇Ｍ６■ＡＣ２０Ｈ－１６ｂ１６ｍｍ（）５４ 第四青湖青混合料单轴婦变下的细观研巧化方＾…化－２０．１５１。尖位移／ｍ－■？－ＡＣ２健准Ｂ．２ＩＡＣ２０－１１３．２ＡＣ２０日１３．２ｃｍ１３．２ｍ（）０．２５、、、、、＞声欲《《雜紙Ｘ翁＞＞＞＞＞位移／ｍ■ＡＣ－２０基准９．５－＂ＭＵＯ１９．５ＡＣＳＯＨＡＳｄ９．５ｍｍ（）５５ 东南大学硕±学位论文０３１０．２５位移／ｍ■ＡＣ２０基准４，７５ｉａＣ＾ＯＭ■／ＪＳＡＣＺＯＩＭ／ＪＳｅ４．７５ｍｍ（）化２５—一——／１Ｉ、兵声汾絲《游為卢炎為令辦獻於位挣／田－■２１－－．■ＡＣ２０蓋准３６ＡＣ２０１２．３６ＡＣ２０ＩＩ２．％ｆ２．３６ｍｍ（）图４．２０各档集料的竖向位移分布图由于１９ｉｍｉ档集料的样本数量（集料颗粒数）较少，故分析不具有代表性。综合上１，图可１＾发现６１１１１迫２．３６１？１１１档逐档集料样本数量的增加集料的竖向位移趋近于，随着１］．％ｍｍ的较细集料正太分布４．７５ｍｎ＞２，竖向位移分，且位移分布越来越集中。尤其对于－￣－．布在０，，但是此时１３２１６．０００３ｍ化０００３ｍ的概率越大级配的高温性能越好ｎｍ巧－－１９，．５３．２ｍｍ集料发生００．０００３ｍ坚向位移的概率却最小。另外１６ｍｍ１３．２ｍｍ和９．５ｍｍ的、较粗集料更容易发生大范围的竖向位移，较细集料发生大范围竖向位移的概率很小，道５６ 第四章況青混合料单轴播变下的细观研究体而言较细集料发生横向移动的几率更大（表４．９）。这是因为粗集料在混合料的受压过，而细集料更多的在混合料中起填充作用程中形成了稳定的骨架结构，随砂浆的塑性流动而移动。总体而言，向下移动的集料比例占多数，反应了试件处于单轴蠕变的试验状态。４．３．２．２集料的转动分析本小节对不同级配虚拟试件内部粗集料的转动情况进行研究。因为用群（Ｃｌｕｍ）ｐレ表征粗集料时其内部离散单元的位置是相对不变的，所ッ通过编写Ｆｉｓｈ程序先找到不同粒径粗集料（Ｃｌｕｍｐ）的位置并记录这个群（Ｃｌｕｍｐ）的ＩＤ和中也坐标，然后再根据粗集料（Ｃｌｕｍｐ）的位置随机找到隶属于集料（Ｃｌｕｍｐ）的某个离散单元（Ｂａｌｌ），记录这、个离散单元（Ｂａｌｌ）的ＩＤ和中也坐标，由此可得到集料质也与集料内部某点连线构成的方向向量。查找记录群（Ｃｈｉｍｐ）和球（Ｂａｌｌ）的ＩＤ地址，进而找到相应的两个点坐－标，最终可Ｗ得到两点连线在加载初始阶段和加载４００ｓ时的方向向量，按照式（４３）计算得到集料的转动角度。。＝ａｒｃｃ说－，气片引ｐ－＼＼ｍ＝Ｘ＝＇式中，（Ｚ，义２。与内部某电连ｐ，ｙ，）９（２，仍，２）；和ｇ分别为集料内部质ｉｉｉ线的初始方向向量和加载４００ｓ时的向量，ｆ和ｇ分别为各方向向量的模。计算集料的｜｜｜｜平均转角结果如下：表４．１１不同级配试件各档集料的平均转动角°转动角／．．１９ｍｍ１６ｍｍ１３．２ｍｍ９５ｍｍ４．７５ｍｍ２３６ｍｍＡＣ２０基准０．．．．１巧７０１４８９０．１５１７０．１８５９０２８６５０４６１３ＡＣ２０１０．１０３００．１３４５０．１３５８０．１５７４０．２９６４０．３８８９ＡＣ２０ＩＩ．０．４０４３２０．１５８００．１７２５０．２９３７０４３８６１０１．１－０．５。４。：：Ａ０－Ａｒ．３５－０．３－？０．２５ｙ－０．２０－１５．０－．１－０．０５０１９ｍｍ１６ｍｍ１３．２ｍｍ９．５ｍｍ４．７５ｍｍ２．３６ｍｍ——ＡＣ２０基准＾＾ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ图４．２１平均转动角图由于大粒径集料颗粒（粒径超过１９ｍｍ）的数量较少，对其转动角进行分析意义不５７ 东南大学硕－上学位论文大。如图４．２１所示，粗集料的平均转动角随粒径的减小而増大，送是因为较粗集料的质一－量更大，受到的嵌挤作用更强。另方化除４．７５９．５ｍｍ集料外，相同粒径粗集料的平均转动角越小－混合料的主，级配的高温性能越好。这可能是因为４９．Ｗ．５ｍｍ集料构成了要骨架，随着加载，该档集料在还没有发生较大角度转动时就已经受到了集料间嵌挤的限制。总的来说，包括砂浆，集料的位移都是因为混合料试件中集料、源青砂浆及空隙分布的不均匀导致的，材料的不均匀导致试件在受压时产生不均匀的应力状态，进而导致试件中砂浆与集料单元竖向位移分布的不规律性。但是可｜＾；从虚拟试件内部细观方面的位移分布情况，预测不同级配的高温性能。实际环境中湖青路面的内部位移与集料的嵌挤和砂浆的粘结作用密切相关。生产过程中，除了考虑采用更好的级配，选取坚硬粗糖的集料，更大粘度的渐青并适当添加抗车撤剂外，还应该严格控制巧青路面的施工工程，保证巧青路面的密实。４．４巧青混合料的速率研巧４．４．１试件的宏观应变速率渐青混合料在单轴蠕变情况下一，应变经历了个迁移阶段，然后进行稳定期。迁移阶段在荷载的作用下，试件的内部空隙被压缩，粗集料的位置重新排列直至形成稳定的结构。Ｈ种级配在加载４００ｓ末的应变大小排列为：ＡＣ２０基准级配＞乂〇２０１１型＞乂£２０Ｉ型，相应级配随加载时间的应变速率如图４．２１所示；３．２，＃＼ｔ／ｓ０薑１００２００３００４００－１．－２ＡＣ２０基准ＡＣ２０ＩＡＣ２０ＩＩ４－图．２１不同级配试件的应变率时间图综合上图及图３．６和图４．２，可Ｗ看出，试件从加载的初始阶段到４００冰，其应变率逐渐减小直至稳定。加载初期阶段，渐青混合料试件的变形处于迁移阶段，湖青混合料试件的轴向应变速率较大。而随着虚拟试验的进行，轴向应变率迅速减小巧青混合料试，件的变形逐渐进入稳定阶段，轴向应变呈线性増加趋势，轴向应变率也几乎保持恒定。一＂‘在加载的初期，应变率存在个不稳定期，送是因为在加载初期，压头（销）施加的荷载较不稳定，随着压头速率不断调整，轴向应力逐渐趋于虚拟试验的设定值（ＯｌＭａ．ｐ）。５８ 第四章洒青混合輯单轴播变下的细观研巧室内试验加载初期，材科试验机的压头也是在不断调整，直到施加的轴向应力达到目标荷载值，与虚拟试验初期荷载的变化情况比较相似。另外，不同级配试件的应变速率与应变大小的关系类似，相同时刻Ｈ种级配中ＡＣ２０基准级配的应变率最大，ＡＣ２０Ｉ型级配的应变率最小，ＡＣ２０ＩＩ级配型居中。４．４．２集料的速率研究根据前文的分析Ｗ及相关文献的总结，论文认为４．料对构成渐青混合料的骨架起到最重要的作用－，乂５１３．２ｍｍ集料次之。鉴于对不同粒径集料的位移分析结果，４－９所Ｗ本节只对不同级配试件内部．７５．５ｍｎ＾料的速率进行研巧。在试件内部随机提取１０颗粒轻在４．７５ｍｎ＞９．５ｍｍ的粗集料，编ｓｈＨ序得到相应颗粒的平动及转动速率分量写Ｆｉ，４？结果如图．２２４Ｈ维直角坐标系．２４。其中，横坐标为时步，，Ｘｙ，谢＾姐成，荷载的加载方向即谢＆的负向。－〇成０．Ｍｍ／ｓｒｎ／ｓ］－－０．旧０．的ＩＶ时步／１００－时步／１００＿．Ｉ－〇旧？００３＂０Ｊ．拍－０．０５（ａ）Ｘ方向的平动速率（ｂ方向的平动速率）ｙ化的－０－ｍ１ｒａｄ／ｓ／ｓ－－０瓜时步ｉ／１００时步／１００－巧，－－０．１２Ｊ－－－０．１５０１（Ｃ）Ｚ方向的平动速率（ｄ）Ｘ方向的转动速率５９ 东南大学硕±学位论文１０＊ａｄ／ｓ＊ｒａｄ／ｓｉ１０１ｓ－，．！０圓觀嫁獻與巧奶？前０媒解２０３０４０５０ｉｆ说４０说１０泌５／１００，时步／１００时步５－＾１。．１」方向的转动速率（〇ｚ方向的转动速率（句ｙ４２２－图ＡＣ２０时步图．基准级配的速率０＇班，１，０．０５ｍ／ｓｍ／ｓ１０－．的－０．旧■－０．０１０．０１１Ａ＊下－－３０４０５０２０３０４０５０＾．．０１０．０１－－ＯｌＯＯ＇旧时步／时步／１００．－０旧」－０．０５」？０．０５（ａ）Ｘ方向的平动速率（的方向的平动速率ｙＷ〇＇旧ｒａｄ／ｓｍ／ｓ１．，－－－？０＂謹―＂…—．０６０巧件＾＾Ｊ１｜１０２０３０４０５０｜｜－００５时步时步／１／１００－－０．１２」－－１０（ｃ）ｚ方向的平动速率（巧Ｘ方向的转动速率６０ 第四章細青混合料单轴掃变下的细观研巧－１０１０ｎ巧ｄ／ｓ化ｄ／ｓ５５？＇一——一，———０，＇—＇〇ＩＩｆ＂ｃＨ＂〇１０２０３０４０５０（ｌ１０２０３０４０５０５５时步ｌＯＯ／／时步ｌＯＯ」－－１０－１０（句ｙ方向的转动速率（〇ｚ方向的转动速率图４－．２３ＡＣ２０Ｉ型级配的速率时步图１０１ｍ／ｓｍ／ｓ００５５０■＇拍化的０＞成么！－？（１０２０撕４０５０；〇ｆ＿〇ｆ．〇！．－５时步１００／．旧Ｉ时步Ｉ００／Ｊ－ａｗＪ－１０（ａ）Ｘ方向的平动速率（的方向的平动速率ｙ０旧１０ｍ／ｓｒａｄ／ｓ］＂ｌｌｌ２０撕４０拼ｊ００－时步＂？０．１２时步胃／ｌＯＯ－Ｉ－－０－．１５１０ｃｚｄｘ（）方向的平动速率（）方向的转动速率６１ 东南大学硕止学位论文１Ｇ…＊ｒａｄ／ｓｉａｄ／ｓ－５５４０１（７２０３０５０２０３０４０５０Ｉ啤所■＊■＊时步／１００时步八００」－－１０－１０（ｅ）ｙ方向的转动速率〇ｚ方向的转动速率（－图４．２３ＡＣ２０ＩＩ型级配的速率时步图当集料间、溺青砂浆内部、巧青砂浆与集料间采取平行粘结模型并赋予相应参数时，静载作用下虚拟车撤板内部集料颗粒的所有平动及转动速率分量都存在两个明显的峰值阶段ＷＳｌ。随着加载，平动及转动速率分量均逐渐减小为零，试件达到力学平衡状态。当赋予满青混合料虚拟试件的砂浆内部及砂浆与集料间相应的Ｂｕｒｇｅｒｓ模型参数后，单轴蠕变试验条件下试件内部的集料颗粒则随着加载出现类似‘’巧浪锻的运动方式，Ｈ种级配虚拟试件Ｚ方向平动的速率特征尤其明显。分析原因，是ＰＦＣ３Ｄ软件控制加载轴力（即墙的速率）的伺服程序和虚拟试件内部模型的综合影响所致。针对上述两种因素，目前没有更好的办法克服，前者源于软件控制荷载的方式，后者则是试件内部材料的客观属性。分析Ｈ种级配虚拟试件内部集料颗粒的平动及转动速率分量，可Ｗ发现，平动及转动速率分量峰值越小的级配，高温性能就越好。平动速率方面，由于试件内部集料分布的不均匀性０颗４７５ｍｍ＞９Ｘ，１．．５集料和ｙ方向的平动具有随机性，ＡＣ２０基准级配和ＡＣ２０ＩＩ型级配最大平动速率能够达０／ｍ到．０３ｍｓ，ＡＣ２０Ｉ型级配最大平动速率则为Ｏ．Ｏｌ／ｓ。Ｚ方向的平动速率特征更明显：ＡＣ２０基准级配、ＡＣ２０Ｉ型级配、ＡＣ２０ＩＩ型级配的最大速＾一ｍｓ１－率分别为〇／．１４／，Ｏ．ｌｌｍｓ，０．３ｍｓ，Ｈ；此外种级配内部４．７５９．５ｍｍ集料颗粒的第个速率峰值所对应时步数分别分布在４６０－６－■１０步、２００３８０步３３０巧０步之间，说明试件、湿性能越好‘＂内部集料在荷载作用下可＾＾更早地运动直至平衡的级配，高。转动的被浪运动方式不太明远，但集料的转动速率峰值越小，级配的高温性能就越好：ＡＣ２０基准级配、ＡＣ２０Ｉ型级配、ＡＣ２０ＩＩ型级配的各方向最大速率达到１２．６ｒａｄ／ｓ、３．８ｒａｄ／ｓ、９．７ｒａｄ／ｓ。总之，衡青泡合料虚拟试件的宏观应变速率和內部集料颗粒的微观速率都可Ｗ预测混合料的高温性能。试件宏观应变速率和集料的微观平动、转动速率越小，或者集料在一，混合料的高温性能就越好受荷方向平动达到第个速率峰值对应的时步数越小。根据上述结论可Ｗ确定，湖青路面的破压过程对内部材料的速率影响很大。所Ｗ在高温环境下派压摊铺层面，改善破压技术，可＾＾提高终压温度，提高破压效率且达到目标压实度，渐青路面在重载交通条件下就能够有效地预防高温变形，保证良好的使用性能。６２ 第四寞巧青混合料单轴蠕变下的油观研究４．５本章小结－前文证明了基于离散元法研究巧青混合料离温性能的可行性，本章根据ＡＣ２０基准级配改进得到ＡＣ－２０ＡＣＩ通过砂浆试验的结果拟合获得相应微观接触参Ｉ和２０Ｉ级配，数，，对装配成功后的虚巧试件进行虚拟单轴蠕变试验最终预测了不同级配渐青混合料的高温性能，并在此基础上，对不同级配虚拟试件内部材料的接触力，速率，位移参数－２０进行微观分析，有Ｗ下结论：。综上对于密级配巧青混合料ＡＣ－－（）－，４．７５．５ｍｍ，．５１３．１在进行中面层ＡＣ２０巧青混合料的级配设计时建议９９２ｍｍ集料质量分别不低于集料总质量的２０％，１５％。控制集料４．筛孔通过率低于４５％－．４．７的同时，建议２％５ｍｍ集料的质量不低于集料总质量的１５％。（２）、在单轴婦变试验中，砂浆内部Ｗ受压为主。砂浆内部渐青砂浆与集料之间接触拉力相对越小，或砂浆内部、砂浆和集料单元之间的接触力变异系数越小，级配的高温性能越好。＂＂（３）试件内部粗集料之间的受力大值点越少，接触力均值越小，而粗集料颗粒数量，集料间单元间总接触数，有效接触数，有效接触数与总接触数的比值越大，级配的高盈性能越好。），（４较粗集料更容易发生大范围的坚向位移较细集料发生大范围竖向位移的概率。，很小，而较细集輯发生横向移动的几率更大集料的竖向位移和移动角越小级配的高温性能越好。－（）．５粗集料的平均转动角随粒径的减小而増大。除４．７５９５ｍｍ集料外，相同粒径。粗集料的平均转話角越小，级配的高温性能越好（６）试件的宏观应变速率越小，粗集料的平动、转动速率越小，特别是集轉在荷载一作用方向平动达到第个速率峰值所对应的时步数越小，级配的离温性能越好。６３ 东南大学硕±学位论文６４ 第五章结论与展望第五章结论与展望５１．主耍研巧成果论文首先确定获取相应模型微观参数的方法。通过己知的宏观参数得到虚拟试件内部接触的微观参数，，。基于离散元程序计算效率的考虑引入时温等效原理对已完成的虚拟试件进行虚拟单轴试验。论文运用況青混合料虚拟试验研究不同粗集料级配和巧青含量对巧青海合料高温性能的影响，。然后变化级配对高温荷载下巧青泥合料的性能进行预测。最终在上述预测分析的基础上，对不同级配虚拟试件内部材料的接触力，速率，位務等进行微观分析。论文的主要成果如下：（１）为了生成虚拟混合料试件，提出了按质量计算各档集料体积分数的计算方法，通过编写Ｆｉｓｈ程序，对各档集料体积分数进行检验，直至生成符合级配条件的虚拟试件，并验证了对其进行虚拟短期单轴蠕变试验的正确性。（２－２０巧对于ＡＣ青混合料，油石比对混合料的蠕变劲度模量影响最为显著，粒径－－－４９ｍｍ．．在，９．５ｍｍ１３．２ｍｍ集料的影响再次，而２：３６４７５ｍｍ．７５．５集料的影响次之粒径在集料对材料蠕变性能的影响最小。－－ＡＣ－２０巧青混合料的级配设计时．７５９．５ｍｍ９．５１２ｍｍ（３）在进行中面层，建议４，３．。４．７５ｍｍ集料质量分别不低于集料总质量的２０％，１５％控制集料筛孔通过率低于４５％－ｍｍ．４５％。的同时，建议２３６．７５集料的质量不低于集料总质量的１Ｉ（４）在单辆蠕变试验中，砂浆内部Ｗ受压为主。砂浆内部、巧青砂浆与集料么间接、，级配的高触拉力相对越小，或砂浆内部砂浆和集料单元之间的接触力变异系数越小温性能越好。＂＂（５）试件内部粗集料之间的受力大值点越少，接触力均值越小，或粗集料颗粒数，，，级配的量，集料间单元间总接触数有效接触数有效接触数与总接触数的比值越大高温性能越好。（６）较粗集料更容易发生大范围的竖向位移，较细集料发生大范围竖向位移的概率。，级配的高很小，而较细集料发生横向移动的几率更大集料的竖向位移和移动角越小温性能越好。７４７５－（）粗集料的平均转动角随粒径的减小而增大。除．９．５ｍｍ集料外，相同粒径。粗集料的平均转动角越小，级配的高温性能越好，（８）试件的宏观应变速率越小，粗集料的平动、转动速率越小特别是集料在荷载一个速率峰值所对应的时步数越小，级配的高温性能越好作用方向平动达到第。５．２主要创新点（１）利用离散元方法结含灰贿分析法对巧青混合料高温性能的影响因素进行了显著。程度分析，对浙青混合料的配合比设计提出了简单的建议６５ 东南大学硕壬学位论文（２）编写离散元ＰＦＣ３Ｄ），，揭（程序对不同档粒径的粗集料进行位移和速率分析示了巧青混合料高温性能与虚拟试件内部微观参数的联系，Ｗ及单轴蠕变条件下不同档粗集料位移和速率的关系。５３展望论文利用离散元程序ＰＦＣ３Ｄ对巧青混含料的高温性能进行了研巧，并获得了部分研究成果，ｉｈ。但是鉴于计算机的计算效率较低个人Ｆｓ语言编程水平不足Ｗ及有限的学习研巧时间等客观因素，本研究依然存在很多未尽的地方，。随着学习研究的深入本人也发现了更多值得探索的东西。（），１论文选取虛拟单轴蠕变试验研巧渐靑混合料高温性能并基于此进行的微观研巧仅考虑到了室内试验加载时试件的稳定阶段，对加载时试件的破坏阶段并没有考虑。所Ｗ未来的相关研究需要对试件内部的接触模型进行优化。（２巧，，Ｉ入了时温等效原理提高离散元计算的计算效率但是相关计算仍然非常耗时一需要进步优化相关的计算代码。（３）论文装配虚拟试件时的Ｂｕｒｇｅｒｓ微观参数首先需要进行室内试验获得宏观参数，然后根据转化关系拟合得到。所Ｗ有必要对巧青砂浆的Ｂｕｒｇｅｒｓ微观参数在不同温度下，不同细集料级配和不同巧青性质及含量下的关系进行研巧。（４）论文选取密级配渐青混合料ＡＣ－２０作为研巧巧青混合料的代表，研究的范围较小，所Ｗ有必要研巧其他巧青混合料特别是不同类型混合料的高温性能并进行微观分析。，６６ 东南大学硕±学位论文参考文献１ＳｉｎｓｏｎＡ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｒｏｆｉｌｅＣ．１９９９ＡｎｎｕａｌＭｅｅｔｉ打ｏｆｔｈｅ［］ｐｐ［］呂Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏ打民ｅｓｅａｒｃｈＢｏａｒｄ，Ｎａｔｉｏ打ａｌ民ｅｓｅａｒｃｈＣｏｕｎｃｉｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．，１９９９２ＷａｅＢＩ打ｖｅａ打ｓｏｆ－ｕｒｅｒａａｌｅｋｈｅｅｔｓｔｉｔｉｏｉｎｓｉｔｓｈｅａｒｏｔｉｅｓｏｆｓｈｌｔ［］ｇｐｐｐａｖｅｍｅｎｔＤＰｈＤｔｈｅｓｉｓ．Ｃａｒｌｅｋ）ｎＵｎｉｖｅｒｓｈ．Ｃａｎａｄａ．２００２ｐ［］［］ｙＰ］ＫａｌｏｕｓｈＫＥ’ＷｉｔｃｚａｋＭＷＴ．Ｔｅｒｔｉａｒｙ＆）ｗｄｈａｒａｃｔ；ｅｎｓｔｉｃｓｏｆａｓｐｈａｌｔｉｍｘｔｕｒｅｓＪ－．ＡＡＰＴ．２００２．７１：２４８２８０［］４江苏省高速公路指挥部，东南大学交通学院．渐青混凝±路面抗车澈性能试验［］研究报告网．南京：东南大学交通学院，２００５〇１ｔｕｔｕｍｕｅｒｍａｎａｎａｎｄｓａｉｍｉｅ．ＣａｒｅｎｅｒＩｎｖｉｉｒｅａｅ５垃ｌＩｘｌｈｔ．ｅｓｔｔｏｎｏｆａｇｇｔ［］，ｇｙｐ，ｐｇａｇｓｈａｐｅｅ振ｃｔｓｏｎｈｏｔｍｉｘＰｅｒｆｏｒｍ过ｎｅｅｕｓｉｎｇａｎｉｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓａｐｐｒｏａｃｈ［民］？ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ打ｇＥ邱ｅｒｉｍｅｎｔＳｔａｔｉｏｎＵｎｓｏｆｎｏｓｒ－ａｍａ打ｒｂａｎａｉｖｅｒｉｔＩｌｉｉＵｂａｎａＣｈｉＵ２００５ｙ，ｐｇ，［６］Ｂｒｏｗ打ＳＦ，ａｎｄＰＳＰｅｌｌ民ｅｐｅａｔｅｄＬｏａｄｉｎｇｏｆＢｉｔｕｍｉｎｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ．Ｎａｔｉｏｎａｌ［Ｒ］ＩｎｓｕｅｆｏｒＲｅｕｂｌｉＳｏｕｔｈＡｆｒｉｃａＤｕｒｂａｎ．ｔｉｔｔＲｏａｄＲｅｓｅａｒｃｈ，ｐｃｏｆ，ｉｌｏｎｓｅ７ＳｅｂａａｌＰＴａｂａｔａｂａｅｅＮ．Ｅｆｅｃｔｏｆｔｉｒｅｒｅｓｓｕｒｅｏｎｆｌｅｘｂｅａｖｅｍｅ打ｔｒｅｓ［］ｙ，ｐｐｐ＊ｈ民－ａｎｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＪＴｉｉｏｉｔａｔｉｏｎ民ｅｓｅａｒｃｅｃｏｒｄ１９８９２２７：１１５１２７．ｐ．ｒａｓ，，［］ｐ８ＡｒｃｈｉｌｌａＡＲ，Ｍｅｄａｎａｔ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｒｕｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌｆｒｏｍ［］Ｔｒｃｅｃｏｒｄ－ｅｒｍｅｎｔａｌｄａｔａＣ．ｅ．ｒａｎｓｏｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｈＲ２０００：４２５４４５邱ｉ［］ｐ，．９黄晓明．浙青路面车输形成规律环道试验研究［Ｊ东南大学学报：自，张晓冰］［］２０００３０５－１然科学版：％１０．，，（）１０ＨｕａＪ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｐａｖｅｍｅｎｔｔｅｓｔｉｎｇ［］ｄｅｖｒｈ．２０００．ｉｃｅｓａｎｄｕｔｉｎｇｐｅｎｏｍｅｎｏｎ口］Ｄ：１１．东南大学２００６．黄菲．巧青路面永久变形数值模拟及车徹预估南京，［］［］１２苏凯孙立军．，王永新，等行车荷载及路面结构对车撤影响的有限元分析［］，－Ｊ．．同济大学学报：自然科学版２００７３５：１８７１９２，，口）［］［１３ＬｉｕＹ，ＤａｉＱ．ＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃＭｏｄｅｌ位ｒＤｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏ打ｏｆＡｓｐｈａｌｔ］ＪｏＭｅｃ－ｕｒｅｉｎｅｅｒｉ打ｉｃｓ２００９：．ｉｘｔｓＪ．ｕｒｎａｌｏｆＥｎｈａｎ４３２４３３３Ｍ［］ｇｇ，，（）１４ＭａｈｍｏｕｄＥ，ＭａｓａｄＥ，Ｎａｚａｒｉａ打Ｓ．Ｄｉｓｃ化ｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆ化ｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆ［］＊ａｒｅａｉｅｓｉｎｔｅｒ打ａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｆｒａｃＵｉｒｅｉｎａｓａｌｔｍｉｘｔｕｉｅｓ．ｇｇｇｔｅｐｒｏｐｅｒｔａｎｄｐｈ［＂－ＪｏｕｒｎａＭｓｎＣｖｌｉｎｅｅｒｉｎ２００９２２１１０２０．ｌｏｆａｔｅｒｉａｌｉｉｉＥｎｇｇ：，，（）Ｐａａａｎｎａｋ＊ｓＡＴ．Ｍｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｏｆａｓｈａｌｔｃｏｎｃｉｅ化１５ＺｅｌｅｌｅｗＨＭ，ｐｇｉｉｉｇｐ［］ｕｎｉａｘｉａｌｃｒｅｅｐｕｓｉ打ｇｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅ打ｔｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．民ｏａｄＭａｔｅｒｉ过Ｉｓ过打ｄＰａｖｅｍｅｎｔ１１３１－６３２ｅｓｉ２０１０．Ｄｇｎ：６３，，（）６７ 东南大学硕±学位论文１６ＳｔｈｒａｍＴ．ＮｕｍｅｒｃａｌｓｍｕｌａｉｏｎｏｆａｒｃｕｌａｅｍａｅｒｉａｌｓｕｓｉｎｄｉｓｃｒｅｔｅｉａＧｉｉｔｔｉｔｔ［］ｐｇｅ－ｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｕｒｒｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ２０００７８７：８７６８％．ｇ化Ｃ，，（）ｈａｎｉ－ｉｌｆｃｒｒｔｆｅｔｓｆ１７Ｃｅｅｇｏｄａｈｏｔｍｉｘｔｕｒｅｇ．Ｍｃｒｏｍｅｃｈａｎｃｍｏｄｅｔｅｎｅａｕｒｅｅｃｏ，ｐ［］Ｍａｓｐｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｋ［Ｃ］．ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＲｅｃｏｒｄ．Ｗａｓｈｉｎｇ化ｎＤＣ：ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＢｏａｒｄ，１９９９．ｈ１８ＣｏｌｌｏｐＭｃｄｏｗｅｌｌＧＲ．Ｕｓｅｏｆｔｈｅｄｉｓｔｉｎｃｔｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｏｄｔｏｍｏｄｅｌｔｈｅ［］ＡＣ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｎｉｄｅａｌｉｚｅｄａｓｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆｐ［叮Ｐａｖｅｍｅ打ｔＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００４ｌ－１：７．ｇｇ，，（５）［１９］ＹｏｕＺ，ＡｄｈｉｋａｒｉＳ．Ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｕｌｕｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｓｐｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｔｅｕｓｉｎｇ－ｒｎｄＳｒｕｃｕｒｓｔｈｅＸｒａｃｏｎｕｔｅｄｔｏｍｏｒａｈｉｍａｅｓＪ．Ｍａｔｅｉａｌｓａｔｔｅ２００８ｙｆｇｐｙｇ，，［］４２－：６１７６３０．２０ＡｂｂａｓＡＲ＊Ｓｉｍｕｌａｔｉｏ打ｏｆｔｈｅｎｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｓ［］ｎｍ＊ｕｓｉｇｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｅ打ｔｍｅｔｈｏｄＤ．ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＳｔａｔｅＵｎｉｖｅｉｓｉｔｙ，２００４．［］［２１］ＡｂｂａｓＡＰａｐａｇｉａｎｎａｌｄｓＡＴ，ＭａｓａｄＥＡ．Ｌｉｎｅａｒａｎｄｎｏｎｌｉ打ｅａｒｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃａｎａｌｓｓｔｈｅｍｃｒｏｔｃｔｕｒｅｏｆａｓｔ１：ｅｕｒｎａｆＭａｔｅｒｎｙｉｏｆｉｓｍｐｈａｌｃｏｎｃｒｅｓＪ．Ｊｏｌｏｉａｌｓｉ［］ＣｉｖｉｌＥｎ－ｉｎｅｅｒｉｎ２００４１６２１．：３３１３９ｇｇ，，（）［２２］ＷａｎｇＰａｒｋＪＹ，ＦｕＹ．ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｒｅａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒＤＥＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ－Ｊ．ＣｉｉｉＭａｔｅｒｕｓｉｎｇＸｒａｙｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｏｎｓｔｒｕｃｔｏ打ａｎｄＢｕｌｄｎｉａｌｓ２００７２１２：［］ｇ，，（）３３８－３４６．［２３］ＷａｎｇｋＭｅｃｈａｎｉｃｓｏｆＡｓｐｈａｌｔＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｍ］，２００７．２４Ｄａｉ，ＹｏｕＺ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏ打ｏｆｃｒｅｅｓｔｉｆｎｅｓｓｏｆａｓｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｗｉｔｈ［］Ｑｐｐｍｒ－－ｉｃｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓＪｒｎ．Ｊｏｕａｌｏｆ［］ｅｎ－ｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃｓ２００７１３３２：１６３１７３．，，（）２５ＬｉｕＹＹｏｕＺ．Ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅ打ｔｍｏｄｅｌｉｎ：ｉｒｒａｃｔｓｏｆａｒｅｔ；ｈｅｒｉｃｉｔ［］，ｇｐｇｇｇａｅｓｐｙ，ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄａｎｌａｒｉｔｏ打ｃｒｅｅｓｔｉｆｎｅｓｓｏｆｉｄｅａｌｉｚｅｄａｓｈａｌｔｍｘｕｒｅｓ．ｇｕｙｐｐｉｔ口］ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭＣｉＥｉｉｎ－ａｔｅｒｉａｌｓｉｎｖｉｌｎｇｎｅｅｒｇ２０１１１３７４：２９４３０３．，，（）２６盛晓军鲁华征陈星光．巧青结合料离散元模型Ｊ．交通２００８３：［］，，［］标准化，（）５７－６０．口７］王端宜，张肖宁，王绍怀．用虚拟试验方法评价满青混合料的级配类型［Ｊ］，华南理工大学学报－５：自然科学版２００３３１：４８１．，，口）口８］王端宜，赵熙．浙青混合料单轴压缩试验的离散元仿真术口］．华南理工大学学报（自然科学版），２００９，３７（７）．［２９］肖昭然，胡霞光，刘玉．巧青混合料细观结构离散元分析Ｊ，公路，２００７４：［］（）－１４５１４８．３０黄晚清陆阳昌轩等．基于离散单元法的渐青混合料研巧初探Ｊ．，，何中南［］［］公路工程２００７３２２－：１９２２．，，（）６８ 东南大学硕±学位论文３１黄晩清陆阳．．应用离散单元法研究散体微观结构［Ｊ］四川大学学报：工程［，］－科学版２００７３９１巧．：６９，，（）［３２］田莉．基于离散元方法的渐青混合料劲度模量虚拟试验研巧［Ｄ］．长安大学，２００８．３３赵熙王端宜．溺青路面娠压过程的离散元仿真Ｊ．科学技术与工程２００９［］，［］，，９８．（）［３４Ｚｈａｏ式Ｗａｎｇ口？民ｅｓｅａｒｃｈ０打ＡｓｐｈａｌｔＰａｖｅｍｅｎｔＣｏｍｐａｃｄｏ口ｗｉｔｈＤｉｓｃｒｅｔｅ］ＥｍｅｎｅｏｄｓＪ．ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｌｏａｎｄＥｎｉｎｒｎ２００９：．ｌｅｔＭｔｈｈｎｏ呂ｙｇｅｅｉ８０６０［］ｇ，，３５赵熙．基于离散元的满青路面压实作业参数研巧Ｊ．惠州学晚学报（自然科学［］］［２０版），１２３２６．，（）３６ＣｈｅｎＪ，ＨｕａｎＸＭ．Ｖｉｒｔｕａｌｆｒａｃｕｒｅ化ｓｔｏｆａｈａｌｍｉｘｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｃｒｅ［］ｇｔｓｐｔｔ化ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＪＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｈｅａｓＵ打ｖｅｒｓｉｎｌｉｈＥｄｏ打２００９２５４［．ｔｔｉｔｙＥｓｉｔｉ：，，］（ｇ）（）５－１８５２２．３７ＰａｎＴＨｕａｎｇ．ＤｌｅｍｅｎｉｏｉｎａｓａｎｃａｃｋｉａＸｉｓｃｒｅｔｅｅｔｎｄｅｌｌｔｃｏｒｅ化ｃｒｉｎｓｎ［］，ｇｏｆｐｈｇｕｇ－ｕｅｒｒｅｅ－ｓｉｏ打ａｍｃｒｏｍｅｃａｎｉｃａａｒｏａｃＪｏｕｒｎａｓｄｅ打ｎｅｄｌｈａｎｔｈｄｉｍｅｎｌｉｈｌｐｐｈ．ＪｏｆＷｕ［］－－ＵｎｉｖｅｒｓｅｃｈｎｏｃＬ：１１．ｉｔｙｏｆＴｌｏｇｙＭａｔ化ＳＥｄ．２０１１２６６１２５２２１，，（）［３８］ＣｈｅｎＪ，ＷａｎｇＬ，ＨｕａｎｇＸ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａ打ｉｃａｌｍｏｄｅｌｉ打ｇｏｆａｓｐｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｔｅ＊ａｃｔｕ－－ｍｆｒｉｅｕｓｉｎｕｓｅｒｄｅｆｉｎｅｄｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｃｅｌｅｍｅｎｔ幻ｈｏｄｇａ巧化口．］Ｊｏｕｒｎａｏｆｅｎａｏｕ２０－ｖｅｒｓｉｔ：１２１９：３５９６０２．ｌＣｔｒｌＳｔｈｌＭｙ，，５３３９Ｊ２０１２陈俊．额．建，黄靡明青路多尺度结构的荷載响应分析［筑材料学报，，［］］－１５１：１１６１２１．（）４０蒋讳．基于离散单元方法的多孔颁青混合料级配化选Ｊ．，沙爱民，貨晶晶［］［］－吉林大学学报：工学版２０１１４１：６８７２，，，Ｕ）［４１］ＺｈａｎｇＤＹ，ＨｕａｎｇＸＭ，ＧａｏＹ．Ｖｉｒｔｕａｌｒｕｔｔｉｎｇｔｅｓｔｏｆａｓｐｈａｌｔｍｉｘｔｕｒｅｕｓｉｎｇｄｉｓｃｒｅｔｅｅｔｅｍｅ打ｔｍｅｔｈｏｄＪ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉ巧（ＥｎｇｌｉｓｈＥｄｉｔｉｏｎ，［］）１２２８－２０２：２１５２２０．，（）４２张德育．基于富散元方法的彻青擺合料虚拟永久变形试验研究Ｄ．东南大学，［］［］２０１３．＇４３张东．基于离散元方法的溺青混合料劲度模量虛拟试验硏巧Ｄ．东南大学［］［］，２０１３．４４王克力．挪青溜合料虛拟Ｈ轴剪切试验研究Ｄ．东南大学，２０１３．［］［］４５孙立军．规青路面结拘行为理论Ｍ．北京：人民交通出版社，２００５．［］［］［４６］张肖宁．細青与挪青溜合料的粘弹力学原理及应用［Ｍ］．北京：人民交通出版２００６－．１２４４社，４７Ｙ〇ａＺｕｔｌａｒＷＤｉｃｒｅｔｅｌｍｅ打ｔｍｏｄｅｌｉｎ化ｒｅｄｉｃｈｅｍｏｄｕｌｕ．Ｂ．Ｇ，ｓｅｅｔｔｓｏｆ，，呂ｐ［］－ＪＭａｅ．Ｃｉｖ．ｎ．２００４１６２：０１４６ａｓｈａｌｔｃｏｎｃｒｅ化ｍｉｘ化ｒｅｓＪ．，ｔｒＥ１４．，，ｐ［］ｇ（）４８良地ｌａｒＷＧＹｏｕＺＰ．ＤｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅＵｎｆａｓｈａｌｔｃｏｎｃｒｅ把；ａ［］，ｇｏｐ６９ 东南大学硕±学位论文－ｍｃｒｏＴ１１１－ｉｆａｂｒｉｃａ防ａｃｈＪ‘ｒａｎｓｏｒａｔｉｏ打艮ｅｓｅａｒｃｈＲｅｃｏｒｄ２００１Ｈ：ｐｐｔ，５７１１８［］ｐ，４９ＤａｉＬ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｏｆｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅａｎｄｄａｍａｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ［］Ｑｇｇｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓａｓｐｈａｌｔｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｄ］．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＲｈｏｄｅＩｓｌａｎｄ，２００４．ＹＬ－５０ｏｕｒｉＳＤｉ．Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏ打ａｌｄｍｏｄＺＰＡｄｈｉｋａｉｓｃｒｅ化ｅｌｅｍｅｎｌ，ａｔｅｓ反ｒ［，Ｑ］ａｈａ－ｓｐｌｔｍｉｘｔｕｒｅｓＪ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ２００８１３４１２：１０５３１０６２．，，（［］＾）５１Ｋｉｍｒｉ［ＨＢｕｔｔｌａＧ．Ｄｓｃｒｅｔｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｄｅｉｉ打ｏｆａｓｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｔｅＪ．］，ｇｐ［］ＩｎｔｅｒｎａｉｏｎａｌＪｒｎａｌｔｒｅｓ２００９４６３－ｔｏｕｏｆＳｏＫｄｓａｎｄＳｔｒｕｃｕ：２５９３２６０４，，，ｙ）５２ＢｕｔｔｌａｒＧＭｕ－ａｌｅｆｒａｃｕｒｅｍｏｄｅｉｎｒＫｉｍ巧．ｌｔｉｓｃｔｌｏｆａｓｐｈａｈｃｏｍｐｏｓｉｂｓｔｕｃｔｕｒｅｓ［］ｇＴ－ＪｏｓｉｔｅｓＳｃ．．Ｃｏｍｉｅｎｃｅａｎｄｅｃｈｎｏｌｏ２００９６９２７１６２７２３，，：［Ｊｐｇｙ５３ｉｍＷａｏｎｅｒＷＰＢｕｔｌａｒＷＧＳｉｍｕｌａｉｔｒｅｂｅｈｉｓｈａ［Ｋ巧ｇ．ｔｏｎｏｆｆｒａｃｕａｖｏｒｉｎａｌｔ，ｐ］ｃｏｎｃｒｅｅｕｓｉｎａｈｅｔｅｒｏｅ打ｅｏｕｏｈｅｉｖｅｚｏｎｄｉｅｅｌｔｍｌ．Ｊ．．ｔ呂ｇｓｃｓｅｓｃｒｔｅｅｍｅｎｏｄｅＪ］Ｍａｔｅｒ［ｎ－Ｃｉｖ．Ｅｇ．２００８２０：５５２５６３．，，巧）５４李通林谭学术刘传伟：１．矿山岩石力学Ｍ．重庆大学出版社１９９．［］，，重庆，［］５５黄晓明，范跃武，赵永利，等．高速公路渐青路面高温车徹的调查与分析Ｊ．［］［］２００７２４－公路交通科技：１６２０，，（５）．ＹａｎＪｍ＊５６ＪＹｕＬＭＷａｎｅｔａＬＲｕｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆａｓｈａｌｉｘｔｕｉｅｓｎｔｈｅ［］ｇ，，，ｔｔｇｏｐｔｉｍｉｄｄｌｅｃｏｕｒｓｅＪ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｖｒｓｉｔＥｎｌｉｓｈｉｏｎ２００６：ｉｅＥｄｔｉ２２２［］ｙ（ｇ），，（）２７０－２７２．—５７ＪＴＧＦ４０２００４．．公路挪青路面施工技术规范巧［］］５８张岐山郭喜江邓聚龙．灰关联漓分析方法Ｊ．［］，，系统理论工程与实［］６－：１践．１９９８７１（）５９．［］赵永利巧青混合料的结构姐成机理研究［Ｄ．东南大学２００５，］６０ＩｔａｓｃａＣｏｎｓｕｌｔｉｎｒｏ．２００４ａＰＦＣＶｒｓｏｌｉ［］ｇＧ呼．２Ｄｅｉｏ打３－１Ｍｉｎｎｅａ．（），ｐｓ［６１ＲａｓｃａＣｏｎｓｕｌｔｉｎＧｒｏｕｐ．００４ｂ．ＰＦＣ３ＤＶｅｒｓｉｏ打３．１，Ｍｉｎｎｅ巧ｏｌｉｓ．］ｇ口）６２．Ｄ．２０１０［吴猜挪青砂浆细观力学性能分析研究长沙理工大学．，］［］７０ 东南大学硕±学位论文致谢一一过程中两年时间弹指挥之间，回首这两年的求学时光，感触由私而生。这一。受到的帮助，获得的经历，都将成为我生的珍藏首先，衷必地感谢我的导师高英教授，。硕±期间从论文的选题开题直至最后、指导，老师敏锐的洞察力、渊博的知识论文的审例修改都得到了老师的悉也、严一谨的治学态度、精益求精丝不苟的工作态度Ｗ及平和谦虚的人格魅力深深地、，感染着我，，促我进步这些必将会在我未来的人生道路上给我指引。借此机会，祝愿老师今后身体健康我谨向高英老师致＾深深地谢意、工作顺利、事业更上１一层楼。其次，衷必感谢课题沮黄晓明老师、马涛老师、张德育师兄、杨、赵永利老师军课题紀的王克力师兄、孙髓课题组的任蛟龙师兄在平时学习、工作和生活中对、吴吴、张李明、刘卫东给予的我的教导、关怀和帮助。感谢师兄耿大卫、刘飞指点及帮助。课题组，感谢同口陈泽生、温肖博、胡晨媛、鲍剑勇、施炎的陪伴、永远是家，這。，无论扎根何处份温情定会长存屯间感谢兄弟任园、李炫国、鲍世辉、邵财泉、吴碍两年来对我的照顾和帮、陶金助！。咱们十年后还是兄弟，最后还要感谢东南大学交通学院道路公路的全体老师，祝各位老师工作顺利’身体安康！感谢１５届硕±道路专业的所有同学，能和你们做同学是我的荣幸，祝一一愿你们在今后的工作和生活中帆风顺！感谢我的家人对我直来无私的爱和一支持，你们给的力量是我生的鼓励，我也会用努力来回报你们的付出。感谢所、！有关屯、支持和帮助过我的人唐俊巧二零一五年二月一日７１
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