沥青混合料粗集料骨架结构嵌挤能力评价方法研究

论文摘要

近年来,我国的沥青路面建设取得了很大的成就。但是在新时期里,随着国民经济的发展,交通运输任务日益繁重,交通状况出现了新的变化,这些致使许多沥青路面出现了各种各样的破坏形态,给国家造成了巨大的经济损失,而现行沥青混合料骨架结构设计和评价方法上所存在的缺陷却渐渐显现。因此,为了提高我国沥青路面建设水平,对沥青混合料骨架结构评价方法进行深入研究是十分必要的。本文针对国内外沥青混合料骨架结构设计方法存在的缺陷进行了深入分析,基于此,设计出了一套全新的能够评价沥青混合料粗集料骨架结构嵌挤能力的锥入试验方法。具体,研究的内容主要包括:沥青混合料及其骨架结构设计方法的评论,针对现有沥青混合料的骨架结构设计方法,分析现有方法的设计过程中存在的问题。粗集料骨架结构新型成型设备的研发。评价沥青混合料粗集料骨架结构嵌挤能力试验方法的研究,基于相关的论证分析,本文提出了锥入试验的操作方法和基本的试验参数,并提出采用锥入能指标价骨架结构的嵌挤能力。沥青混合料粗集料骨架结构嵌挤能力的分析,根据前面设计的试验方法,进行锥入试验,分析了不同料源,不同配比,不同密实程度等条件下的骨架结构嵌挤能力,印证了采用了锥入能指标评价嵌挤能力的可行性。探讨了锥入试验的理论模型,根据锥入试验的锥头受力特点,对其进行受力分析后,提出了针对不同的锥入阶段锥入力的近似计算理论。根据有限元在模拟锥入过程中存在的不足,指出了模拟锥入过程需要解决的问题:有限变形问题、接触问题、本构关系、加载问题等。接着建立了能够模拟锥入的有限元模型,利用该有限元模型分析了锥入过程中集料的位移、应力和应变场变化。研究表明:采用新型的骨架成型设备所成型的骨架具有稳定性好,集料击碎率小等优点。通过进行了大量锥入试验后发现,采用锥入能指标来评价不同骨架结构的嵌挤能力是合理的。同时,通过对不同锥入阶段的理论建模,使得对不同锥入阶段锥入力的计算成为可能。最后,数值模拟结果表明采用有限元分析可以很好的模拟锥入的整个过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的必要性和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文研究的主要内容及方法
• 第二章 沥青混合料粗集料骨架结构设计方法
• 2.1 沥青混合料的设计方法和标准
• 2.1.1 沥青混合料的技术性能要求
• 2.1.2 沥青混合料的设计方法和标准
• 2.2 基于骨架结构概念的沥青混合料设计方法
• 2.2.1 贝雷法级配设计理论
• 2.2.2 CAVF 设计方法
• 2.2.3 SAC 矿料级配设计与检验方法
• 2.3 对上述方法的评价
• 2.4 小结
• 第三章 沥青混合料粗集料骨架嵌挤能力评价方法
• 3.1 骨架结构嵌挤能力评价方法的设计
• 3.1.1 试件尺寸和锥头尺寸
• 3.1.2 成型工艺
• 3.1.3 其他试验条件
• 3.2 锥入试验方案
• 3.2.1 集料
• 3.2.2 级配
• 3.2.3 击实次数
• 3.3 锥入试验结果及分析
• 3.3.1 试验结果
• 3.3.2 试验结果分析
• 3.4 小结
• 第四章 锥入试验的机理研究
• 4.1 锥入试验的机理分析
• 4.2 锥头阻力的分析
• 4.3 锥入试验的理论模型初探
• 4.3.1 贯入初期的计算理论
• 4.3.2 贯入中后期的计算理论
• 4.4 小结
• 第五章 锥入试验的数值模拟
• 5.1 ANSYS 程序简介
• 5.2 数值模拟在锥入过程中的几个问题
• 5.2.1 有限变形问题
• 5.2.2 接触问题
• 5.2.3 本构关系问题
• 5.2.4 荷载施加问题
• 5.3 锥入试验的数值模型建立
• 5.3.1 基本假定
• 5.3.2 有限元计算模型
• 5.4 计算结果与分析
• 5.4.1 锥入过程的位移场分析
• 5.4.2 锥入过程的应力场分析
• 5.4.3 锥入过程的应变场分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果