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原文传递基于DIC技术的加筋RAP挡墙填料的变形测量及PFC数值模拟

论文题名：	基于DIC技术的加筋RAP挡墙填料的变形测量及PFC数值模拟
关键词：	公路加筋挡墙;可回收沥青路面材料;蠕变特性;温度效应;数字图像相关技术
摘要：	随着我国经济迅猛发展，公路发展水平亦跃上新的台阶，伴随而来的是大面积的公路开始进入养护维修阶段，养护里程数占公路总里程数的比例高达到99%。为了响应“十四五”大宗固废综合利用水平不断提高，综合利用产业体系不断完善的目标，本文提出将可回收沥青路面材料（Recycled Asphalt Pavement，简称RAP）用作挡墙填料，以此充分消耗体量庞大的废旧沥青路面材料，实现废旧材料的100%循环利用。考虑到RAP材料中含有老化沥青成分，具有温度敏感性和黏弹性，若考虑不足则会产生蠕变变形，导致挡墙滑移、开裂和蠕变破坏等工程问题。为此，本文基于数字图像相关技术（Digital Image Correlation，简称DIC）开展不同温度条件下的加筋RAP挡墙填料的模型试验，揭示RAP填料蠕变的温度效应与加筋机理。利用颗粒流软件（Particle Flow Code，简称PFC）建立直剪试验模型，标定RAP填料的细观力学参数，并进行加筋RAP挡墙模拟，从细观角度探讨筋材与RAP填料之间的作用机制，为RAP挡墙填料的实际工程应用提供理论依据。主要研究工作及结论如下：　　（1）通过自行设计可视化模型箱，构建基于DIC系统的加筋RAP挡墙测试系统，开展不同试验温度下的加筋RAP挡墙填料的模型试验，通过数显百分表和DIC方法分别测得挡墙位移变形，对比分析结果显示：两种方法所获得的水平位移－荷载曲线大体吻合，DIC方法所获得的测量值略小于数显百分表，主要是受图片质量、测量精度、试验环境等综合因素影响，验证了DIC方法用于测量加筋RAP挡墙填料变形的可行性。　　（2）在不同试验温度（T=0℃、20℃、35℃）条件下，开展了未加筋与加筋RAP挡墙模型试验，结果表明：土工格栅的加入能够有效约束RAP填料的水平位移以及竖向沉降，能够较为有效地提高RAP挡墙的安全性，原因在于土工格栅与其接触的填料之间的相互作用以及填料与筋材形成加筋复合体可有效降低上部荷载，限制其变形。在同一工况条件下（未加土工格栅、加入土工格栅），研究了试验温度对RAP挡墙填料的变形影响，试验结果表明：随着试验温度的上升，RAP挡墙填料的变形越大，尤其是靠近加热源的挡墙填料表面的区域变形更加明显，因此，在实际工程设计中建议在挡墙填料表面等易受温度影响的区域进行适当的加固处理。　　（3）利用PFC2D软件，按室内土工试验测得RAP填料的颗粒级配生成颗粒体系，选用线性接触模型定义粗集料间的接触，平行粘结模型定义沥青砂浆之间及砂浆与集料之间的接触，建立直剪试验模型。对颗粒刚度、摩擦系数、刚度比、粘结强度进行敏感性分析，建立拟合公式以便于快速准确地标定RAP填料的细观力学参数，并与室内直剪试验所测得的RAP填料强度指标进行对比，研究直剪过程中力链结构的变化行为。基于上述所标定的颗粒体系，利用PFC2D软件构建加筋RAP挡墙模型，对比挡墙水平位移的模拟值与试验值，验证了该模型的有效性，并研究在竖向均布荷载条件下的挡墙填料的孔隙比、挡墙位移场以及力链结构图，以揭示筋材与填料之间的细观作用机制。
作者：	卢祉君
专业：	建筑与土木工程
导师：	殷杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2022