基于离散元法的沥青混合料疲劳性能细观仿真研究

茅荃; 郑俊秋; 马辉; 王敏

doi:10.14048/j.issn.1671-2579.2025.05.002

中外公路 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (05) : 19 -26. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2025.05.002

基于离散元法的沥青混合料疲劳性能细观仿真研究

茅荃, 郑俊秋, 马辉, 王敏

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摘要

沥青路面在长期服役过程中容易发生疲劳开裂，从而引发次生病害并降低结构耐久性。为深入研究沥青混合料的疲劳损伤行为，该文基于离散元法构建了半圆弯曲（SCB）细观模型，模拟了SMA-13、SUP-20与SUP-25共3种江苏省高速公路典型沥青混合料在不同应力比条件下的疲劳断裂行为。从疲劳寿命、裂缝扩展及剩余强度等方面分析了沥青混合料疲劳损伤机理与演化规律。结果表明：3种混合料均呈现典型的三阶段疲劳损伤特征，且应力比升高会显著缩短疲劳寿命并加速裂缝发展；SMA-13依托骨架密实性与改性沥青砂浆展现出优异的抗疲劳性能，SUP-20次之，而SUP-25因骨架约束不足及砂浆韧性较低表现最差。同时，不同混合料的裂缝扩展路径与剩余强度衰减规律差异显著，进一步揭示了骨架结构与沥青砂浆性能对疲劳损伤机理的关键作用。