构成骨架的粗集料接触形态对混合料车辙变形的影响机理研究

Skeleton mixture is the main gradation form of asphalt mixture at present, and coarse aggregate is the carry wheel load main body of this type mixture, so coarse aggregate contact state is a very important factor that affects the rutting deformation of mixture . However, for lack of characterization method for the coarse aggregate skeleton contact state and effective analysis means for the stress and deformation of particle groups within mixture, thus unable to deeply understand the influence mechanism for the contact state on rutting deformation, and thus unable to establish a coarse aggragate gradation design method for skeleton mixture on the basis of mechanical performanc. In this study, fully reflect the characteristic parameters of the skeleton contact state as the starting point; present the particle group deformation tracking method based on corner array targets and three-dimensional visual detection as the breakthrough point, achieve the discrete element simulation and verification method reflecting the actual contact state , solve the technical bottleneck that mixture particle group stress and deformation are difficult to analyze and detect; on this basis, through the large sample test, analyze the influence law of the contact state on the stress and deformation distribution of mixture particle group, and its evolution law with gradation changes, and then reveal the influence mechanism of the contact state on rutting deformation; initially establish the numeric relationship between skeleton contact state and macroscopic rutting deformation parameters considering the effect of different asphalt binder. The study has pratical and theoretical values for improving the coarse aggregate skeleton design method，formulating a gradation design theory from microstructure to mechanical performance and preventing rutting.

骨架型混合料是目前沥青混合料主要级配形式，粗集料是这类混合料承担轮载的主体，因此它的接触形态是影响混合料车辙变形的重要因素。由于缺乏骨架接触形态的表征方法、有效的颗粒群应力和变形的分析手段，不能深入认识接触形态对车辙变形的影响机理，无法建立基于力学性能的骨架粗集料级配设计方法。本研究以充分表征骨架接触形态的特征参数为切入点；提出基于角点阵列靶标和立体视觉的颗粒群变形跟踪方法，以此为突破点，实现反映真实接触形态的离散元仿真及校验方法，解决混合料颗粒群应力、变形难以分析探测的技术瓶颈；在此基础上，通过大样本试验，分析接触形态对混合料颗粒群应力、变形分布的影响规律及其随级配变化的演变规律，进而揭示接触形态对车辙变形的影响机理，初步建立考虑胶结料的骨架接触形态与宏观车辙变形参数的数量关系。该研究对改进骨架粗集料设计方法、建立从细观结构到力学性能的级配设计理论、车辙防治具有重要的理论价值和应用价值。

骨架型混合料是目前沥青混合料主要级配形式，粗集料是这类混合料承担轮载的主体，因此它的接触形态是影响混合料车辙变形的重要因素。由于缺乏骨架接触形态的表征方法、有效的颗粒群应力和变形的分析手段，不能深入认识接触形态对车辙变形的影响机理，无法建立基于力学性能的骨架粗集料级配设计方法。.本研究以充分表征骨架接触形态的特征参数为切入点，提出了单位面积接触数na、接触长度la、单颗集料接触数np和单颗集料接触长度与颗粒周长之比rp以及它们的系统平均值ne、le等反映混合料骨架接触形态的细观参数，大样本接触分析实验发现：随着粗集料中的细组分的增加，na、la单调递增，能够反映混合料的骨架组成；ne、le曲线与VCA变化规律相符，峰值位置为骨架最紧密接触状态；而np分布、rp分布揭示了骨架在达到最紧密接触的过程中单颗集料接触数、颗粒接触长度与颗粒周长之比的的变化规律。.为探测混合料内部颗粒群变形情况，提出了一种基于十字靶标的抗干扰能力强、精度高、多目标跟踪的颗粒群变形分析方法，实验结果表明，该方法能够实现颗粒群变形跟踪，为探索混合料在荷载作用下内部颗粒群运动规律、建立宏观变形与细观结构形态参数之间的联系提供了一种有效的分析工具。.为解决混合料内部颗粒群应力难以探测的问题，提出基于角点阵列靶标和立体视觉的颗粒群变形跟踪方法，以此为突破点，实现反映真实接触形态的离散元仿真及校验方法，解决混合料颗粒群应力、变形难以分析探测的技术瓶颈。.针对车辙变形形态测试方法的不足，提出了一种基于结构光视觉的室内车辙试件横断面变形曲线检测方法，具有自动化程度高、方便、快捷的优点。在对典型混合料断面变形曲线分析的基础上，构建了能够反映混合料扩散荷载能力、抗流动变形能力、压密和松涨综合效应对体积变形贡献率的参数，为揭示混合料在荷载作用下的行为特征、评估材料高温性能等方面提供新的视角。.最后，通过大样本试验，分析接触形态对混合料颗粒群应力、变形分布的影响规律及其随级配变化的演变规律，进而揭示接触形态对车辙变形的影响机理，初步建立考虑胶结料的骨架接触形态与宏观车辙变形参数的数量关系。该研究对改进骨架粗集料设计方法、建立从细观结构到力学性能的级配设计理论、车辙防治具有重要的理论价值和应用价值。