一种沥青路面动水冲刷数值试验方法

摘要

本发明公开了一种沥青路面动水冲刷数值试验方法，基于CFD-ACE+软件平台，可快速、准确的计算沥青路面单个孔隙中沥青混合料在车载作用下动水压力的大小及分布情况，进而分析沥青路面结构水损害破坏机理的规律。细观角度沥青路面动水冲刷试验实现难度大、费用高、周期长，本发明意在克服传统室内试验的缺点，以缩短研究周期，降低沥青路面水损害作用规律的研究成本。

主权项

一种沥青路面动水冲刷数值试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据沥青稳定碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准，制作尺寸为101.6mm×63.5mm，双面击实75次，孔隙率在3％‑6％之间的马歇尔试件三个；对马歇尔试件进行CT成像，从表面开始每隔10mm进行一次扫描拍摄，对同一个试件进行了8次拍摄，共提取了24张图片；S2、分别建立三角形孔隙，四边形孔隙，六边形孔隙，圆形孔隙四种不同形状的孔隙模型，在相同的车辆荷载作用下，对其孔隙内部的压强分布进行试算，确定采用圆形孔隙模型作为基本模型，从而建立标准模型；S3、建立力学模型，材料基本参数为：孔隙水采用普通水，密度为1000kg/m³，粘度为1.003×10³Pa·S，沥青混合料弹性模量为1400MPa，泊松比为0.35，密度为2400kg/m³；S4、将力学模型入口处的流速设置为0，模型内部流体的速度设置为0；计算过程采用湍流计算，在入口处需要输入脉动动能k以及离散率ε的值；S5、选用有限元软件CFD‑ACE++中的稳态分析，对轮载作用下沥青路面孔隙水压强分布，孔隙水流速、流向，空隙内粘性剪切力进行分析；S6、对各个模型进行稳态计算，入口处根据不同车速施加初始压力，得到计算结果，可用于分析沥青路面内部应力，流速，粘性切应力的分布情况，以及孔隙内水对沥青混合料的破坏过程；S7、建立流固耦合模型，选用有限元软件CFD‑ACE+中的瞬态分析，入口处荷载按照以下公式施加：$q=q_{\max }\left|\sin \frac{\mathrm{\pi t}}{T}\right|,0\le t\le T,T=\frac{12D}{V},$式中，T‑荷载作用时间，D‑单轮传压面当量圆直径，V‑车辆行驶速度；分析瞬态载荷作用下沥青路面孔隙周边混合料应力分布，进一步研究孔隙内水对沥青混合料的破坏过程。