【摘要】：20世紀(jì)80年代以來，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，公路交通運輸量迅猛增長，我國高等級公路的建設(shè)也隨之大刀闊斧的展開。瀝青路面由于具有表面平整、噪音低、行車舒適度高和耐摩擦性能強等優(yōu)點，目前已成為我國大部分高等級公路路面的主要構(gòu)造形式。 在夏季高溫多雨地區(qū)，，降水、高溫和日照輻射是影響瀝青路面路用性能的主要環(huán)境因素。瀝青路面在降水與高溫日照的頻繁交替以及交通荷載等外界因素綜合作用下，會出現(xiàn)嚴(yán)重的早期破壞。頻繁的降水不僅會使瀝青路面表面松散、掉粒，而且會導(dǎo)致路面內(nèi)部細集料的流失，破壞路面的整體性；高溫輻射作用會造成瀝青的迅速老化，并最終導(dǎo)致瀝青的粘附性和變形能力的下降；兩者的交替循環(huán)作用，使外界條件瞬間變化，導(dǎo)致瀝青路面內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，從而導(dǎo)致微裂縫的出現(xiàn)，使水分更容易侵入路面內(nèi)部，加速路面的損傷。因此，為了準(zhǔn)確評價降水、高溫和輻射耦合作用對瀝青路面的影響，并揭示其損傷機理，需要借助新的試驗方法和分析方法進行系統(tǒng)的分析研究。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的瀝青混合料各向異性特性研究”，首先從瀝青混合料路用性能入手，提出了一種瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計方法；然后，從宏觀表象到細觀機理逐漸深入，對瀝青混合料在水 溫 光循環(huán)作用下的損傷演變特性進行了系統(tǒng)的研究；最后，借助超聲波無損檢測方法，對瀝青混合料的水 溫 光損傷程度進行判斷。本文開展的具體研究工作如下： 1．基于響應(yīng)曲面方法，以路用性能最優(yōu)值為目標(biāo)，對瀝青混合料的成型方法進行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。首先，對影響瀝青混合料路用性能的關(guān)鍵性因素進行單因素試驗研究，獲得各因素的適用范圍；然后，按照響應(yīng)曲面法中的Box-Behnken設(shè)計理論，建立了各因素與路用性能指標(biāo)的響應(yīng)曲面模型；最后，根據(jù)不同使用條件，利用層次分析法對路用性能各評價指標(biāo)進行權(quán)重分配，求出各個因素及路用性能的最優(yōu)值。將該方法與規(guī)范方法成型的試件進行路用性能對比發(fā)現(xiàn)，該方法成型的試件路用性能明顯優(yōu)于規(guī)范方法成型的試件，并使瀝青混合料整個成型過程更富靈活性、邏輯性和預(yù)知性。 2．通過室內(nèi)水 溫 光循環(huán)試驗?zāi)M降水、高溫和強烈輻射綜合環(huán)境效果，更加實際、全面的反映了水 溫 光耦合作用對瀝青混合料的損傷。并通過分析水 溫 光循環(huán)中瀝青混合料結(jié)構(gòu)參數(shù)、路用性能以及回收瀝青基本指標(biāo)的變化，明確不同級配瀝青混合料水 溫 光損傷特征和損傷機理。利用Logistic損傷判斷模型對瀝青混合料水 溫 光損傷過程進行研究，對不同級配形式瀝青混合料的損傷程度及損傷速度進行定量分析。利用灰關(guān)聯(lián)分析法正確評價了降水、高溫、輻射和水 溫 光循環(huán)作用對瀝青混合料性能影響的程度，并對影響混合料路用性能的成型控制因素進行優(yōu)劣排序。 3．利用損傷與可靠度理論，在宏觀表象層次構(gòu)建了瀝青混合料水 溫 光損傷演變的多元Weibull統(tǒng)計模型，并設(shè)計了相應(yīng)的算法進行參數(shù)估計以及優(yōu)化。利用瀝青混合料損傷演變模型的形狀因子、尺度因子和梯度因子判斷瀝青混合料內(nèi)部各點的失效特性、內(nèi)部點對于外部不利條件的抵抗能力以及不同部位之間損傷發(fā)展的差異，從而闡明不同級配瀝青混合料在水 溫 光循環(huán)中的損傷特性和演化規(guī)律。 4．采用CT斷層掃描技術(shù)，獲取水 溫 光循環(huán)試驗不同階段瀝青混合料細觀圖像，并借助數(shù)字圖像處理技術(shù)，對瀝青混合料內(nèi)部空隙變形、擴展過程中的特征變化及圖像的分形特性進行研究分析。提出利用灰度像素差分析法進行圖像的提取比對，有效的避免了瀝青混合料截面圖像提取時人為因素與系統(tǒng)誤差的影響，提高了損傷前后圖像的可比性。利用混合料截面圖像的形狀參數(shù)定量描述瀝青混合料內(nèi)部空隙形成、發(fā)展、連通和傳播4個階段，明確瀝青混凝土在水 溫 光循環(huán)過程中空隙特征的演變規(guī)律。利用分形方法有效的描述瀝青混合料截面空隙圖像特性，通過分形維數(shù)的變化規(guī)律來揭示瀝青混合料在水 溫 光循環(huán)過程中截面空隙的演化方向及演化特征。 5．通過超聲波檢測方法，快速的評價了水 溫 光循環(huán)過程中密級配瀝青混合料的損傷狀態(tài)，并有效的預(yù)測了其損傷程度。首先利用超聲波波形、振幅和頻譜等聲學(xué)參數(shù)的變化，通過定義波形畸變率、振幅衰減度與頻率衰減度對水 溫 光循環(huán)過程中密級配瀝青混合料的損傷程度進行初步定量判斷。之后，分別利用灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與支持向量機理論，建立不同溫度、不同含水量情況下超聲波聲速與瀝青混合料損傷系數(shù)的回歸預(yù)測模型，并根據(jù)不同適用情況對模型進行優(yōu)化。研究結(jié)果顯示，支持向量機方法回歸預(yù)測精度較高，穩(wěn)定性較好，并且有較強的推廣能力，能夠準(zhǔn)確地反映超聲波聲速與損傷系數(shù)的關(guān)系，快速評價瀝青混合料的損傷狀態(tài)。
[Abstract]:Since the 1980s , with the rapid development of the national economy and the rapid increase of highway traffic volume , the construction of high - grade highways in our country has been expanded accordingly . The asphalt pavement has become the main structural form of most high - grade highway pavement in our country because of its advantages of smooth surface , low noise , high driving comfort and strong friction resistance .

In summer high temperature and rainy season , precipitation , high temperature and sunlight radiation are the main environmental factors which affect the pavement performance of asphalt pavement .
high temperature radiation can cause rapid ageing of asphalt and eventually lead to degradation of asphalt ' s adhesion and deformation ability ;
Therefore , in order to accurately evaluate the influence of precipitation , high temperature and radiation coupling on asphalt pavement and reveal its damage mechanism , it is necessary to analyze the system by means of new test method and analysis method .

Based on the research on anisotropic properties of asphalt mixture based on digital image processing technology , this paper first puts forward an optimum design method of asphalt mixture based on the performance of asphalt mixture .
鐒跺悗,浠庡畯瑙傝〃璞″埌緇嗚鏈虹悊閫愭笎娣卞叆,瀵規(guī)播闈掓販鍚堟枡鍦ㄦ按 娓

本文編號：2133708