预裂型水泥稳定碎石强度与温缩特性机理仿真

针对水泥稳定碎石材料易产生裂缝,从而降低路面使用寿命这一问题,基于粗集料预处治技术提出了一种预裂型水泥稳定碎石材料改良思路;通过对水泥稳定碎石中一定比例的粗集料进行预处治,使其表面裹附一层新的物质,从而形成新的界面,分散了收缩过程中降低开裂对材料整体均一性的影响,继而仿真分析了这种新型材料的强度特征和温度收缩裂缝发展的内部机理;基于离散单元法建立了预裂型水泥稳定碎石仿真模型,并分别开展了虚拟无侧限压缩试验和有限制梁温度收缩开裂试验。研究结果表明：在假设预处治粗集料仅影响粗集料界面强度的前提下,试件的无侧限抗压强度与界面强度比和预处治粗集料替换比这2个关键参数之间呈现出良好的线性相关性,可通过回归公式进行计算与预测;当界面强度比大于40%时,预处治粗集料替换比的增加仅会降低材料的强度而不能避免局部贯穿裂缝的产生;当界面强度比小于40%时,随着预处治粗集料占比的增加,试件在收缩过程中产生的裂缝由局部贯穿宽裂缝转变为均匀分布的微裂缝,从而保证了材料在收缩开裂后的整体均一性;当界面强度衰减至未处治材料的30%以下,且预处治粗集料替换比大于30%时,可有效减少试件内部贯穿裂缝的产生,从而缓解了水...     

基于离散-连续耦合的落锤-路面动态相互作用研究

落锤冲击是一种典型的中低速碰撞，也是现今工程技术中的重要力学问题。在公路工程领域，一方面利用落锤产生的巨大瞬时冲击力达到压实、加固、微裂、破碎、检测等目的，另一方面是避免过大的冲击力对结构物产生破坏作用。为了探索落锤-路面动态相互作用规律，基于PFC5.0 Suite和FLAC3D构建了离散-连续耦合模型，模拟无损和有损状态下水泥路面板承受落锤冲击过程中加速度的变化规律。通过路面无损状态下的仿真结果分析发现：①落锤冲击加速度曲线拥有多个波峰和波谷，且均与路面和落锤参数具有相关性；②冲击加速度峰值与落锤高度和水泥板模量正相关，而与落锤质量负相关；③落锤高度对冲击持续时间影响不大，而落锤质量将显著增长冲击持续时间。通过路面有损状态下的仿真结果分析，发现：①冲击加速度曲线特征点与路面破损状态密切相关；②随着水泥面板破损程度增大，冲击加速度值整体减小，冲击持续时间延长；③落锤高度和质量对路面破损模式的影响差异较大，前者主要引起表面破损，而后者主要引起底部破损。研究认为：落锤冲击加速度特征值与路面破损程度和破损模式之间存在密切的关联，相关研究结果可用于路面破损检测、破碎或微裂状态评价等实际工程中，同时也可为工程器械的改进和研发提供基础支撑。