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原文传递宽幅沥青混合料路面螺旋布料摊铺均匀性研究

论文题名：	宽幅沥青混合料路面螺旋布料摊铺均匀性研究
关键词：	沥青混合料路面摊铺机;螺旋布料器;摊铺均匀性;数字图像处理
摘要：	沥青混合料摊铺机是沥青路面铺筑的重要设备之一，螺旋布料输送下的沥青混合料由于其复杂的受力及运动情况导致摊铺不均匀现象发生，影响路面质量和路用性能，从而影响路面使用寿命，为此本文依托河南郑州路桥项目，以螺旋布料器为研究对象，建立了沥青混合料均匀性评价标准，进行了宽幅沥青混合料路面螺旋布料摊铺均匀性研究，基于数字图像处理技术开展了摊铺均匀性实测分析。主要研究工作如下：　　①分析了宽幅摊铺机螺旋布料器的结构组成和工作原理以及沥青混合料的力学特征和级配组成，对沥青混合料颗粒的受力和运动情况进行了分析，表明颗粒大小，位置不同，其受力及运动速度不同，导致沥青混合料发生离析，路幅越宽，横向离析现象越明显，从而影响摊铺均匀性。　　②分析了离散单元法的基本原理和基本运动方程，确定以 Hertz-Mindlin with JKR 模型作为颗粒仿真接触模型。依托实体工程获取摊铺机主要结构参数和工作参数，完成不同路面结构层材料参数选取，对宽幅沥青混合料摊铺机、摊铺基面进行三维建模。完成颗粒之间、颗粒与模型、颗粒与摊铺基面之间的材料属性设置；颗粒工厂参数设置；运动参数设置以及求解器的设置。　　③对比分析了各个不同区域内颗粒分布数量以及不同级配组成各离析程度筛孔通过率，计算求解了不同大小颗粒质量占比，确定了采用质量占比离异系数\|Sc\|作为均匀性评价指标，建立了不同级配沥青混合料离析程度评价标准。基于EDEM离散元法对不同工况下路面摊铺均匀性进行了仿真分析，结果表明：1）不同摊铺工况下，大部分区域未发生离析，少数区域有轻微离析，并且随着摊铺宽度变宽，\|Sc\|值逐渐少许增大，摊铺不均匀性趋势增加。2）混合料所处螺旋布料输送位置不同，质量占比离异系数不同，摊铺均匀性不同，摊铺机出料口区域的\|Sc\|值总体最大，均匀性相对最差；进料口区域的\|Sc\|较大，均匀性较差；螺旋布料器支撑结构处\|Sc\|稍大，均匀性稍差；其他区域的\|Sc\|较小，摊铺均匀性较好。3）摊铺宽度相同，采用不同级配设计上限、设计下限、设计中值进行摊铺时，使用级配上限\|Sc\|最小，摊铺均匀性最好。4）不同摊铺宽度同一厚度对应沥青混合料级配摊铺时，摊铺厚度 60mm、使用 AC-13 级配沥青混合料颗粒由于粒径相对较小，摊铺均匀性最好。　　④基于数字图像处理技术，提取了图像中所需的颗粒特征参数，通过图像颗粒四边静矩分析，给出了分档加权四边静矩离异系数Cv作为实测摊铺均匀性评价指标，依托实体工程对宽幅沥青混合料摊铺路面采集图像进行了分析计算，与仿真试验对比分析。结果表明：横向方向上现场实测的宽幅沥青混合料路面摊铺均匀性规律与仿真分析得到的均匀性规律具有较好的一致性。
作者：	梅宇航
专业：	机械工程
导师：	曹源文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023