基于空隙分布特征的排水沥青路面细观损伤行为研究
发布时间：2021-05-13 10:25
排水沥青路面具有排水、降噪和抗滑等良好的路用性能,其性能来源于混合料内部具有连通空隙。由于我国一些季冻区存在夏季高温多雨和冬季寒冷冰冻的交替作用,由此引起的路面破坏情况严重。研究表明,在冻融循环作用下,沥青混合料的强度和内部空隙结构均会发生改变,进而影响其耐久性、排水等路用性能。另一方面,由于排水性沥青路面属于开级配沥青混合料,路面内部具有大空隙,易产生强度低、耐久性差等问题。因此研究排水性沥青路面中的空隙分布特征及其渗透性、分析冻融循环作用对排水性沥青路面强度及空隙结构的影响、揭示排水性沥青混合料在荷载作用下的力学响应具有重要意义。基于此本文以空隙分布特征为主线,结合X-Ray CT技术、图像处理技术、三维重构及有限元分析方法,研究排水性沥青混合料的空隙演变、细观结构损伤及其力学性能衰变过程。此外,本文利用三维重构模型分析了排水性沥青混合料的渗透性,引入图像的信息熵理论判定沥青混合料微观结构损伤。本研究的主要成果如下:首先,按照规范要求设计并成型了三种不同级配的排水性沥青混合料试件,并测量其空隙率和连通空隙率,将其与重构计算得到的数值对比,验证了重构的可靠性。并通过对重构模型进行渗透...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 排水沥青混合料空隙分布特征研究
1.2.2 冻融循环作用下排水沥青混合料空隙及强度演变研究
1.2.3 排水沥青混合料的微观力学特性研究
1.3 本文主要研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 沥青混合料试件制备及参数测定
2.1 排水性沥青混合料试件制备
2.1.1 原材料试验
2.1.2 矿料级配设计
2.1.3 沥青用量的确定
2.2 空隙率及连通空隙率的测量计算
2.3 本章小结
3 排水沥青混合料空隙分布特征及其渗透性研究
3.1 沥青混合料CT图像三维重构
3.2 沥青混合料CT图像的处理和分析
3.2.1 图像的预处理
3.2.2 图像的分割
3.3 OGFC沥青混合料的空隙分布特征
3.3.1 空隙率及连通空隙率
3.3.2 空隙数量沿试件高度分布
3.3.3 空隙体积分布
3.4 沥青混合料空隙分布的方向差异性研究
3.5 沥青混合料渗透性能的方向差异性研究
3.6 本章小结
4 基于强度及空隙演变的排水性沥青混合料细观冻融损伤分析
4.1 冻融循环作用下排水沥青混合料强度衰变特性分析
4.1.1 冻融循环试验方案
4.1.2 冻融循环对OGFC沥青混合料强度特性的影响
4.2 冻融循环下排水沥青混合料的空隙演变规律
4.2.1 CT扫描和沥青混合料内部空隙结构提取
4.2.2 冻融循环下OGFC沥青混合料空隙演变规律分析
4.2.3 基于冻融循环的OGFC沥青混合料微结构损伤分析
4.3 冻融循环下排水沥青混合料的信息熵演化特性
4.3.1 信息熵理论
4.3.2 冻融循环下排水沥青混合料的信息熵演变规律
4.4 本章小结
5 基于空隙分布特征的沥青路面细观损伤特性分析
5.1 粘弹性理论基础
5.2 基于劈裂试验的沥青混合料二维损伤特性分析
5.2.1 二维劈裂试验虚拟模型的建立
5.2.2 二维劈裂试验数值模拟结果分析
5.3 基于单轴压缩试验的沥青混合料三维损伤特性分析
5.3.1 沥青混合料三维数值模型重构
5.3.2 三维单轴压缩实验虚拟模型的建立
5.3.3 三维单轴压缩试验数值模拟结果分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字图像处理技术的多孔沥青混合料细观空隙特征规律[J]. 基敏雪,王宏畅. 中外公路. 2018(05)
[2]冻融循环对泡沫沥青冷再生混合料宏细观结构性能的影响[J]. 薄雪峰. 公路. 2018(09)
[3]基于工业CT的排水沥青混合料连通空隙特征研究[J]. 肖鑫,张肖宁. 中国公路学报. 2016(08)
[4]基于工业CT排水性沥青混合料空隙分布特征研究[J]. 陈立春. 公路工程. 2016(01)
[5]沥青混合料初始空隙分布研究[J]. 颜川奇,杨军,左娜,焦丽亚. 中外公路. 2015(05)
[6]多孔沥青混合料的细观空隙特征与影响规律[J]. 蒋玮,沙爱民,肖晶晶,王振军. 同济大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]基于数字图像处理技术的沥青混合料运动特性[J]. 沙爱民,李亚非,秦雯. 长安大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]基于数字图像处理与概率统计方法的VCAmix研究[J]. 吴文亮,王端宜,张肖宁,李智. 同济大学学报(自然科学版). 2010(12)
[9]Analysis of crack propagation in concrete structures with structural information entropy[J]. BAO TengFei1’2, PENG Yan1’2, CONG PeiJiang1’2 & WANG JiaLin1’2 1 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210024, China; 2 National Engineering Research Center ofWater Resources Efficient Utilization and Engineering Safety, Hohai University, Nanjing 210024, China. Science China（Technological Sciences）. 2010(07)
[10]矿料级配对多孔沥青混合料空隙分布特性的影响[J]. 裴建中,张嘉林,常明丰. 中国公路学报. 2010(01)
博士论文
[1]基于界面行为的多孔沥青混合料冻融损伤特性研究[D]. 易军艳.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]基于空隙特征的排水沥青混合料级配设计方法研究[D]. 侯新月.桂林电子科技大学 2019
[2]透水沥青混合料组成设计及应用研究[D]. 杜文彬.北京交通大学 2019
[3]基于粘弹性模型的沥青路面力学性能研究[D]. 李涛.新疆大学 2019
[4]多孔沥青橡胶混合料细观结构及渗透性能优化研究[D]. 李翔.广州大学 2019
[5]基于空隙分布特征的排水沥青混合料损伤特性研究[D]. 张富强.兰州交通大学 2019
[6]多孔沥青混合料细观结构及空隙衰变研究[D]. 基敏雪.南京林业大学 2018
[7]水—荷载耦合作用下沥青混合料细观尺度域损伤特性研究[D]. 缪逸辰.哈尔滨工业大学 2017
[8]基于表面模型的四面体化方法研究及应用[D]. 陈伟强.南昌航空大学 2014
[9]船舶发动机天然气应用的关键技术研究[D]. 马志超.武汉理工大学 2012
[10]从表面模型生成四面体网格的算法研究[D]. 田素垒.西北农林科技大学 2012
本文编号：3183849
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 排水沥青混合料空隙分布特征研究
1.2.2 冻融循环作用下排水沥青混合料空隙及强度演变研究
1.2.3 排水沥青混合料的微观力学特性研究
1.3 本文主要研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 沥青混合料试件制备及参数测定
2.1 排水性沥青混合料试件制备
2.1.1 原材料试验
2.1.2 矿料级配设计
2.1.3 沥青用量的确定
2.2 空隙率及连通空隙率的测量计算
2.3 本章小结
3 排水沥青混合料空隙分布特征及其渗透性研究
3.1 沥青混合料CT图像三维重构
3.2 沥青混合料CT图像的处理和分析
3.2.1 图像的预处理
3.2.2 图像的分割
3.3 OGFC沥青混合料的空隙分布特征
3.3.1 空隙率及连通空隙率
3.3.2 空隙数量沿试件高度分布
3.3.3 空隙体积分布
3.4 沥青混合料空隙分布的方向差异性研究
3.5 沥青混合料渗透性能的方向差异性研究
3.6 本章小结
4 基于强度及空隙演变的排水性沥青混合料细观冻融损伤分析
4.1 冻融循环作用下排水沥青混合料强度衰变特性分析
4.1.1 冻融循环试验方案
4.1.2 冻融循环对OGFC沥青混合料强度特性的影响
4.2 冻融循环下排水沥青混合料的空隙演变规律
4.2.1 CT扫描和沥青混合料内部空隙结构提取
4.2.2 冻融循环下OGFC沥青混合料空隙演变规律分析
4.2.3 基于冻融循环的OGFC沥青混合料微结构损伤分析
4.3 冻融循环下排水沥青混合料的信息熵演化特性
4.3.1 信息熵理论
4.3.2 冻融循环下排水沥青混合料的信息熵演变规律
4.4 本章小结
5 基于空隙分布特征的沥青路面细观损伤特性分析
5.1 粘弹性理论基础
5.2 基于劈裂试验的沥青混合料二维损伤特性分析
5.2.1 二维劈裂试验虚拟模型的建立
5.2.2 二维劈裂试验数值模拟结果分析
5.3 基于单轴压缩试验的沥青混合料三维损伤特性分析
5.3.1 沥青混合料三维数值模型重构
5.3.2 三维单轴压缩实验虚拟模型的建立
5.3.3 三维单轴压缩试验数值模拟结果分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字图像处理技术的多孔沥青混合料细观空隙特征规律[J]. 基敏雪,王宏畅. 中外公路. 2018(05)
[2]冻融循环对泡沫沥青冷再生混合料宏细观结构性能的影响[J]. 薄雪峰. 公路. 2018(09)
[3]基于工业CT的排水沥青混合料连通空隙特征研究[J]. 肖鑫,张肖宁. 中国公路学报. 2016(08)
[4]基于工业CT排水性沥青混合料空隙分布特征研究[J]. 陈立春. 公路工程. 2016(01)
[5]沥青混合料初始空隙分布研究[J]. 颜川奇,杨军,左娜,焦丽亚. 中外公路. 2015(05)
[6]多孔沥青混合料的细观空隙特征与影响规律[J]. 蒋玮,沙爱民,肖晶晶,王振军. 同济大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]基于数字图像处理技术的沥青混合料运动特性[J]. 沙爱民,李亚非,秦雯. 长安大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]基于数字图像处理与概率统计方法的VCAmix研究[J]. 吴文亮,王端宜,张肖宁,李智. 同济大学学报(自然科学版). 2010(12)
[9]Analysis of crack propagation in concrete structures with structural information entropy[J]. BAO TengFei1’2, PENG Yan1’2, CONG PeiJiang1’2 & WANG JiaLin1’2 1 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210024, China; 2 National Engineering Research Center ofWater Resources Efficient Utilization and Engineering Safety, Hohai University, Nanjing 210024, China. Science China（Technological Sciences）. 2010(07)
[10]矿料级配对多孔沥青混合料空隙分布特性的影响[J]. 裴建中,张嘉林,常明丰. 中国公路学报. 2010(01)
博士论文
[1]基于界面行为的多孔沥青混合料冻融损伤特性研究[D]. 易军艳.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]基于空隙特征的排水沥青混合料级配设计方法研究[D]. 侯新月.桂林电子科技大学 2019
[2]透水沥青混合料组成设计及应用研究[D]. 杜文彬.北京交通大学 2019
[3]基于粘弹性模型的沥青路面力学性能研究[D]. 李涛.新疆大学 2019
[4]多孔沥青橡胶混合料细观结构及渗透性能优化研究[D]. 李翔.广州大学 2019
[5]基于空隙分布特征的排水沥青混合料损伤特性研究[D]. 张富强.兰州交通大学 2019
[6]多孔沥青混合料细观结构及空隙衰变研究[D]. 基敏雪.南京林业大学 2018
[7]水—荷载耦合作用下沥青混合料细观尺度域损伤特性研究[D]. 缪逸辰.哈尔滨工业大学 2017
[8]基于表面模型的四面体化方法研究及应用[D]. 陈伟强.南昌航空大学 2014
[9]船舶发动机天然气应用的关键技术研究[D]. 马志超.武汉理工大学 2012
[10]从表面模型生成四面体网格的算法研究[D]. 田素垒.西北农林科技大学 2012
本文编号：3183849
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