[发明专利]一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律分析方法

说明书

本发明提供了一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律的分析方法，属于排水沥青路面技术领域，解决目前双层排水沥青路面孔隙衰变研究中未考虑在灰尘颗粒沉积后，行驶车轮荷载对双层排水沥青路面二次压实以及双层排水沥青路面上、下排水沥青结构层孔隙衰减规律问题。本发明使用离散元软件生成颗粒床层作为双层排水沥青路面组合模型，然后在集料颗粒间生成Bond键，形成粘结强度，作为双层排水沥青路面组合模型，然后对车轮模型添加运动学设置，最后通过DEM‑MBD耦合的方式计算来探究双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律。该方法可有效分析行驶车轮荷载作用在不同量灰尘沉积后双层排水沥青路面上、下层孔隙结构衰变规律及二次压实的影响，具有重要的现实意义。

技术领域

本发明是一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律分析方法，属于排水沥青路面技术领域。

背景技术

自1988年沪嘉高速公路建成通车，结束了我国大陆不通高速公路的历史，也掀开了我国公路建设史上最为绚丽壮阔的一页。此后近30年的时间里，我国公路建设一直处于迅猛发展的高潮期即全社会公路建设投资规模持续加大，连续多年都保持在上千亿元以上。近年来，沥青路面因其表面平整度高、表面无接缝、行车舒适性好、施工周期短、养护方便且可再生利用等优点，被广泛的应用于我国各等级公路。沥青路面长期服务过程中，由于受到环境、荷载、交通量等因素的影响，会出现不同程度的损坏。一方面，由于路面灰尘或车轮碾压形成的颗粒等在地表水流动下会对路面孔隙进行填充，另一方面，因交通量、车辆荷载及时间等因素影响下，路面存在二次压实现象，沥青路面孔隙发生衰变。

排水沥青路面典型的大孔隙特征是其排水性能的基本保障，但是在车辆荷载、交通量、行车速度等因素的影响之下，孔隙内部结构也会有不同程度的衰减规律响应，将直接影响路面的排水、降噪性能。此外，沥青混合料属于多孔介质，其内部的孔隙结构分布极为复杂，具有不均匀性、随机性。目前对多孔沥青混合料细微观特征分析主要通过计算机扫描技术和图像处理技术从路面不同位置、厚度及是否为轮迹带处等角度来对路面孔隙结构特征进行提取。国内也有学者将沥青路面孔隙率、水流水平径流速度、渗流速度、级配等因素对堵塞发展过程产生不同程度的影响做了分析，但主要侧重于孔隙堵塞方面的研究。

双层排水沥青路面孔隙率一般达到20％左右，且双层排水沥青路面是由两层排水沥青结构层组成，该路面结构形式的孔隙结构空间具有分布不规则和几何形状多样性的特点，当孔隙结构发生衰变后，会影响双层排水沥青路面排水、降噪、抗滑等方面的性能。行驶车轮荷载会对双层排水沥青路面产生二次压实，使双层排水沥青路面上、下层孔隙衰变。此外，行驶车轮荷载作用下，双层排水沥青路面孔隙中灰尘颗粒运动状况较为复杂，双层排水沥青路面上、下层孔隙衰减规律也有所不同。

因此，为了揭示双层排水沥青路面孔隙衰减规律，本发明提供一种考虑车辆荷载与灰尘颗粒沉积条件下的双层排水沥青路面孔隙衰变规律分析方法，使用离散元软件建立双层排水沥青路面模型，然后使用离散元-多体动力学耦合方法(DEM-MBD)来探究其孔隙衰减规律，从而提供一种双层排水沥青路面孔隙衰变规律分析方法。

发明内容

(1)技术问题

本发明目的是提供一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律分析方法，解决目前双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律研究中未考虑灰尘颗粒沉积后行驶车轮荷载对双层排水沥青路面二次压实导致上、下结构层孔隙衰减规律的问题，更好分析双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律，提高双层排水沥青路面排水性能。

(2)技术方案