沥青混合料(HMA)是一种由沥青粘结料、骨料颗粒以及填料等组成的多相复合材料,其中粗骨料的质量和体积约占总量的90%,沥青混合料的性能很大程度上取决于粗骨料的性质。研究表明,在所有影响混合料性能的因素中,形状特征被认为是仅次于骨料级配的第二大影响因素。目前,关于骨料形状对沥青混合料性能影响的研究大都是通过室内试验完成的,得到的结果稳定性和再现性较差,造成了一定的人力物力浪费。近年来,离散单元法在沥青路面研究中应用广泛。这种方法不但可以模拟骨料级配,还能够研究骨料形状特征对HMA性能的影响。本文首先研究了采用球形颗粒粘结成块来构建任意形状粗骨料颗粒的方法。与以往研究不同的是,这里先随机生成多面体壳,而后应用非线性约束优化的理论,将用于填充多面体壳的球形颗粒数目降到最少,从而得到多面体颗粒。文中给出了相应的算法,并计算得到了多面体颗粒的相关形状参数。为了研究颗粒形状参数与HMA宏观力学性能之间的关系,文中基于离散单元法建立了HMA圆柱形模型,在PFC3D软件环境下进行三轴试验模拟,建立了沥青混合料抗剪强度随粗骨料颗粒的长细比和扁平比的分布云图,并给出了它们之间的函数表达式。根据计算结果,提出了一个新的针片状认定指标Q,同时也分析了级配设计时粗骨料颗粒形状控制的基本原则。数值计算结果与实验结果的对比证明了结果的合理性。