瀝青路面Top-down開裂細觀力學機理與控制指標研究

《瀝青路面Top-down開裂細觀力學機理與控制指標研究》是依託長沙理工大學，由李雪連擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：瀝青路面Top-down開裂細觀力學機理與控制指標研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李雪連
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

Top-down開裂已成為高等級瀝青路面的主要損壞類型，目前對該裂縫的形成、擴展規律有了一定認識，但仍未形成共識。本項目進行Top-down開裂現場調查，分析其主要影響因素；基於CT細觀試驗方法和損傷力學理論，研究Top-down開裂特徵、力學參數、破壞形態、強度特徵及開裂破壞的演化機制；再用真實試件CT掃描圖建立離散元模型，模擬各主要影響因素作用下試件發生破壞的全過程，且利用各個疲勞階段CT掃描圖和實際路面破壞情況驗證數值分析的正確性；並定義相應損傷變數，從定性到定量探究各種狀態下瀝青路面Top-down開裂破壞細觀力學機理，並提出基於瀝青混合料材料特性和路用性能的Top-down開裂控制指標、評價方法及其防治措施。本項目充分利用CT圖像資料和離散元方法，將細觀試驗結果套用到瀝青路面Top-down開裂分析中，可實現細觀尺度向巨觀尺度的過渡，為瀝青路面疲勞損傷特性研究提供一種新的途徑。

結題摘要

Top-down開裂是高等級瀝青路面的主要損壞類型，目前對該裂縫的形成、擴展規律有了一定認識，但仍未形成共識。對潭邵、廣韶、臨長、衡棗路進行瀝青路面Top-down開裂破壞進行現場調查研究，分析瀝青路面Top-down開裂破壞的主要影響因素，為後續室內試驗準備試件，並為理論分析提供事實依據。利用劈裂疲勞試驗，研究瀝青混凝土Top-down開裂特徵、力學參數、破壞形態、強度特徵及其開裂破壞的演化機制，分析荷載、溫度、離析程度、瀝青和施工方法等各主要因素對試驗結果的影響；對各疲勞階段試樣進行CT掃描識別試驗，給出各種狀態下瀝青混凝土試樣各組成結構的變化特徵、力學性能影響因素、裂紋的形態及發育變化特徵，揭示各種狀態下瀝青混凝土巨觀破裂特徵的細觀力學機理。對CT掃描技術拍攝、載入前的細觀結構圖像進行處理，利用真實試件圖像建立離散元幾何模型，對試件開裂破壞過程進行離散元數值模擬，分析荷載、溫度、離析程度、瀝青和施工方法等主要因素作用下試件發生破壞的全過程。並提取數值分析各個疲勞階段的離散元模型圖，與對相應不同狀態、不同疲勞階段的瀝青混凝土試件劈裂疲勞試驗CT掃描細觀結構圖進行比較分析，重點對比破壞特徵、力學參數、峰值強度、疲勞壽命等方面的差異。同時，與現場調查的實際瀝青路面上的Top-down開裂破壞進行對比，從而驗證所建立的虛擬疲勞試驗方法的正確性和適用性。即採用試驗、CT技術與離散元技術相結合的方法，定義細觀疲勞損傷變數，從定性到定量探究各種狀態下瀝青路面Top-down開裂破壞細觀力學機理，為巨觀理論的建立提供可靠的依據。根據CT試驗和離散元數值模擬的瀝青路面Top-down開裂細觀力學機理，結合瀝青混合料的彈性模量、強度、應變、能量等材料特性和抗裂性能、疲勞性能等路用性能，研究如荷載、溫度、離析程度、瀝青和施工方法等對瀝青混合料材料特性和路用性能的影響，提出相應的瀝青路面Top-down開裂控制指標，並提出相應的Top-down開裂評價方法和防治措施，為瀝青路面的設計與施工提供參考。