就地冷再生技术作为道路修复的主要手段,以其“节能、环保、工期短”等优势备受道路界关注。高效、均匀的拌制出再生沥青混合料是保证道路质量的前提。拌和装置是就地冷再生机的关键设备,直接影响再生沥青混合料的拌和效率与拌和均匀性。论文以就地冷再生机拌和装置为研究对象,以高效率、高质量拌制出均匀再生沥青混合料为目标,对就地冷再生机拌和装置的优化设计开展研究。深入分析就地冷再生技术施工工艺和固-液混合料拌和机理,在离散元相似理论、量纲分析、离散单元法等相关理论的基础上,运用理论分析与数值模拟相结合的方法,建立表征颗粒物理特征的颗粒模型和接触模型,构建以拌和效率和拌和均匀性为评价的综合性指标,探索拌和装置关键参数对拌和性能的影响规律,并进一步优化拌和仓的主要结构参数。具体研究内容如下:1.深入分析就地冷再生工艺,探索拌和过程中颗粒运动规律,确定拌和装置的关键参数。在研究就地冷再生工艺的基础上,解析再生沥青混合料拌和过程中颗粒的抛掷过程、颗粒与拌和仓的碰撞过程,通过相似设备类比法初步设计就地冷再生机拌和装置。2.在离散元相似理论的基础上,采用叠加法建立工程化颗粒特征模型。基于对颗粒特征的分析发现,相较于球形颗粒,非球形颗粒运动过程中受到的阻力更大。在众多非球形颗粒建模方法中,采用叠加法进行颗粒建模,既可以保证颗粒形状因素的真实性又不会使仿真计算量过大。3.探寻就地冷再生机拌和仓关键参数对拌和性能的影响规律。由于再生沥青混合料拌和过程中颗粒具有“散”和“动”的特性,采用离散单元法对拌和仓关键参数下的再生沥青混合料拌和过程进行数值模拟。选择铣拌深度、前壁倾角、顶壁高度、顶壁长度作为试验因素,运用正交试验设计方法建立27组拌和仓试验方案模型,进而分析再生沥青混合料的拌和过程和拌和规律。4.针对冷再生机拌和仓关键参数进行优化设计与分析。采用多元非线性回归方法建立回归模型,并作为适应度函数,以高效拌制均匀再生沥青混合料为优化目标,运用粒子群算法优化拌和仓的关键参数。本论文的研究成果为冷再生机拌和仓的开发研制奠定了理论基础。