本文選題：瀝青路面　切入點：抗滑性能　出處：《東南大學》2017年博士論文

【摘要】：路面抗滑性能的不足是直接導致行車交通事故的主要原因之一,保障路面良好的抗滑性能是保證行車安全的前提。選擇合理的抗滑性能指標既是項目工程質(zhì)量自身的需要,也是項目管理人員決策的需要。常用的路面抗滑性能的評價方法主要以摩擦系數(shù)指標為對象,而摩擦系數(shù)的測試容易受到測試環(huán)境、測試方法以及測試人員的影響,其條件限制性較強。大量研究表明路表紋理特性對其抗滑性能有著顯著的影響,兩者之間聯(lián)系緊密。研究瀝青路面的紋理特性,建立紋理特性同抗滑性能之間的關(guān)系,對正確選擇路面原材料,合理決策路面養(yǎng)護時機,設(shè)計滿足抗滑性能要求的瀝青路面,減少交通事故率等方面具有指導意義。本文通過改進傳統(tǒng)3光源光度立體技術(shù),提取路表紋理形貌信息,分析紋理粗糙特性對抗滑性能的影響,并進一步建立了基于紋理形貌粗糙特性的抗滑性能的評價體系。無論是對瀝青路面抗滑性能的評價,還是對瀝青路面建設(shè)的指導設(shè)計,降低交通事故率,本文的研究工作都具有重要的理論價值和工程應(yīng)用潛力。論文開展了如下工作:(1)為了快速、全面、精確地提取路面三維紋理形貌信息,論文分別使用6光源法、低秩矩陣恢復(fù)法、基于控制點的加權(quán)法和基于控制點的插補面法用于改進傳統(tǒng)光度立體技術(shù)�，F(xiàn)實中,路面抗滑性能的評價多將其紋理形貌特征表達成統(tǒng)計指標。論文最終選擇低秩恢復(fù)全局積分修正算法求解路面紋理形貌信息,以減少控制點的操作對重構(gòu)效果的影響。同傳統(tǒng)光度立體算法相比,.該算法具有以下改進:使用6個光源代替原來的3個光源,避免照射盲區(qū)的產(chǎn)生;傳統(tǒng)算法中的中值濾波處理被剔除,以防止因圖像細節(jié)信息的損失而影響到重構(gòu)精度;根據(jù)光度立體算法成像系統(tǒng)本身具有的低秩特性,低秩恢復(fù)算法被采用,以消除噪音、高光點以及陰影區(qū)域等因素對測試系統(tǒng)的不利影響。(2)為了合理地表達和描述路面三維紋理形貌的粗糙特性,論文分別從高度相關(guān)評價、波長相關(guān)評價、形狀相關(guān)評價以及綜合評價四個方面共提煉出了 14個三維形貌表征指標。通過對比二維紋理形貌指標同三維紋理形貌指標的差異,發(fā)現(xiàn)二維紋理形貌指標參數(shù)在一定的程度上低估了紋理形貌實際的粗糙特性。這一現(xiàn)象指明進一步提取路面三維紋理形貌,建立基于三維紋理形貌的表征指標是必要的。(3)為了避免傳統(tǒng)回歸衰變模型中的大數(shù)據(jù)樣本的采集,論文采用二次擬合改進GM(1,1)模型建立基于紋理形貌指標的路面抗滑性能的衰變模型,以解決小數(shù)據(jù)樣本的建模問題。該模型參數(shù)的物理意義明確,表現(xiàn)出較好的模擬精度,可以用來描述瀝青混合料表面紋理形貌的衰變特性。結(jié)合衰變模型參數(shù),不同因素對路面抗滑性能衰變特性的影響被分析。結(jié)果表明:①在宏觀紋理形貌指標的層面上,OGFC類混合料的衰變速率最大;最大公稱粒徑偏大的混合料的衰變速率要略大于最大公稱粒徑偏小的混合料。在眾多指標中,除了 Sk以外,其它的指標的衰變速率均要低于MTD。但就衰變終值而言,SMA和OGFC級配類混合料的衰變終值要優(yōu)于AC級配類型,更有利于抗滑性能的持久保持。②在微觀紋理形貌指標的層面上,其衰變特性要復(fù)雜的多。輪胎的磨耗作用對微觀紋理形貌中Sk1和MTTD1指標衰變速率的影響最為顯著。(4)論文從二維紋理信息指標和三維紋理形貌指標出發(fā),分別建立其同抗滑性能之間的關(guān)系模型。結(jié)果表明,二維紋理信息指標難以取得較好的回歸效果。論文最終利用多元二次多項式模型建立了抗滑性能指標同三維紋理形貌指標的關(guān)系模型。此外,論文結(jié)合IFI評價體系建立了基于三維形貌特性的抗滑性能評價體系。該體系只需求解路面紋理形貌指標就可以直接完成路面抗滑性能的評價,易于實現(xiàn),更加簡化了不同評價指標之間的統(tǒng)一。(5)為了定量評價分異處理的效果,論文建立了 ADR和AAF兩個指標,并以此為基礎(chǔ)分析了不同分異配比值對抗滑性能的影響。發(fā)現(xiàn)分異化處理能夠加劇其抗滑性能波動的劇烈程度,幫助重新生成新的紋理形貌構(gòu)造,延緩抗滑性能指標的衰變進程。但是,應(yīng)當嚴格把握所選用的分異配比值。本文在路面抗滑性能評價方面所做的三維紋理形貌的提取、形貌指標的表征、機理的分析以及模型的構(gòu)建等一系列研究工作,將為評價瀝青路面抗滑性能提供新的思路,為完善瀝青路面設(shè)計,管理路面運營養(yǎng)護提供理論基礎(chǔ)。
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【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U416.217
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本文編號：1679845