论文部分内容阅读
双层排水沥青路面结构在排水、降噪、抗滑等方面具有较大的优势,但其排水状态与单层排水沥青路面不同,孔道阻塞严重影响双层排水沥青路面使用性能。常采用室内实验法或工程追踪法进行研究,周期长且经济花费较大。本论文将基于数值模拟方法,研究双层排水路面的排水、抗阻塞和动水自洁性能,为双层排水沥青路面的结构设计提供指导。参考四参数随机生长法,借鉴BA网络的择优性,提出了基于像素点择优性的双层排水沥青路面试件随机生长技术。基于这一技术随机生成的路面结构与实际路面结构的差异不到7.4%,分形维数几何参数也具有很好的可靠性和稳定性。根据Euler-Lagrange方法和流固耦合理论(FSI),采用Flow-3D软件模拟单/双层排水沥青路面内部的孔道径流状态,通过线性Darcy公式计算排水路面结构渗流系数;导入Comsol软件,基于Boussinesq方程计算了路面结构可承受最大降雨强度;建立了空隙率、联通空隙率与排水性能之间的关系。结果表明,总厚度相同时,双层排水比单层排水沥青路面的排水性能约增加3.6%;总厚度不变时,双层排水结构上层厚度增大(相应下层厚度减小),双层排水沥青路面结构的排水性能约降低1.56%;随着空隙率及联通空隙率的提升,双层排水沥青路面排水性能呈二次多项式增加。基于Flow-3D软件中的Sediment Scour(沉积物冲刷)模块,模拟了单/双层排水沥青路面结构的孔道阻塞性状。分析表明,双层排水沥青路面结构尤其是上层将沉积更多的杂物;随沉积杂物当量粒径的减小,路面结构内部沉积杂物体积以及下层杂物体积分别约增加30.4%和120.7%。基于Flow-3D软件中的Sediment Scour模块以及Coupled motion模块,分析了双层排水沥青路面结构的“自洁”效应。分析表明,随着上层集料当量粒径的增大,动水压力大幅减小,但自洁性能会提升约26.1%;改变双层排水沥青路面上下层结构厚度(总厚度维持不变),自洁性能仅波动约6.1%。本文研究成果,将为双层排水路面的结构设计(上下层厚度与空隙率匹配、集料粒径选择等)提供有益借鉴,对双层排水路面的推广应用具有积极意义。