高速公路胶粉沥青混合料疲劳损伤细观力学分析及试验研究

为探究重载车辆作用下高速公路胶粉沥青混合料(ARHM-20)面层的疲劳损伤机理及细观力学行为,该文基于离散元方法,构建混合料的三维细观结构模型,研究从集料运动到形成宏观永久变形的损伤机理。采用Burger’s本构模型表征沥青砂浆的黏弹属性,通过沥青蠕变试验获取不同温度下Burger’s模型的宏观力学参数,基于宏观与细观的转换公式得到细观建模参数;利用Solidworks软件制作不规则粗集料,使得模型更接近实际工况。该文采用分布加载方式,先让轮胎在地面滚动并提取与地面的接触力,随后将接触力施加在模型上。依据实际公路工程级配,制备车辙试验试件并进行室内车辙试验,验证三维细观结构模型的有效性和正确性。研究结果表明:离散元方法可用于研究沥青混合料的细观运动力学行为,车辙演化宏观行为主要是由沥青混合料内部粗集料的细观受力分布及运动演化产生,与未添加胶粉的沥青混合料相比,ARHM-20沥青混合料具有更好的高温抗疲劳能力。