本文選題：瀝青路面 + 抗滑性能�。� 參考：《華南理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：瀝青路面抗滑問題已成為業(yè)內(nèi)面臨的一個(gè)十分迫切的技術(shù)難題,而輪胎與道路粗糙表面的界面接觸特性又是解決抗滑問題的關(guān)鍵所在。瀝青路面抗滑構(gòu)造主要包括宏觀構(gòu)造和其表面的微觀粗糙峰構(gòu)造。其中,微觀構(gòu)造與輪胎橡膠接觸,頂部平滑的微凸體與胎面橡膠發(fā)生黏著摩擦,約占輪胎與路面整個(gè)摩擦力的90%。因此,本文主要通過對(duì)常用輪胎與瀝青路面的接觸面微觀范圍的特征研究,摸清實(shí)際接觸面的紋理和構(gòu)造等特性對(duì)有效接觸面積及壓力分布狀況等的影響,從而找出影響路面抗滑摩擦力的基本因素,并有針對(duì)性的給出提高路面摩擦力的有效級(jí)配設(shè)計(jì)方法,從而達(dá)到提高路面抗滑安全性能的目的。從材料摩擦學(xué)、輪胎與路面接觸作用機(jī)理出發(fā),重點(diǎn)研究接觸面的微觀作用行為。首次運(yùn)用壓力膠片及激光紋理測(cè)量這兩種創(chuàng)新分析方法,統(tǒng)計(jì)分析常用的瀝青路面表面特征,設(shè)計(jì)相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)并與常規(guī)抗滑性能檢測(cè)方法進(jìn)行比較驗(yàn)證。對(duì)瀝青混合料抗滑性能的衰變機(jī)理研究,本文首次使用了自主研發(fā)的基于模擬瀝青路面行車荷載作用的花紋輪胎搓揉試驗(yàn)機(jī),在不同搓揉時(shí)間內(nèi)對(duì)不同級(jí)配試件抗滑性能進(jìn)行評(píng)價(jià),以期獲得理想的抗滑瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)。通過本文研究,有助于揭示影響路面抗滑性能的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和材料因素,從而在抗滑表層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材和養(yǎng)護(hù)維護(hù)施工時(shí),進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn),有效提高道路的行車安全性。論文的主要工作和創(chuàng)新成果如下：1.運(yùn)用高精度(0.016mm2)壓力膠片測(cè)量系統(tǒng),對(duì)輪胎與瀝青路面間界面接觸的壓力分布規(guī)律展開了一系列的試驗(yàn)研究,探索輪胎與瀝青路面間不同荷載、胎壓和路面類型下的真實(shí)接觸界面壓力分布規(guī)律,并結(jié)合MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)接觸界面壓力分布的可視化研究�？紤]到壓力膠片量程的局限性及輪胎接地壓力分布的壓力數(shù)值范圍,本文設(shè)計(jì)了同時(shí)選用LLLW型和LLW型兩種量程壓力膠片聯(lián)合分析的試驗(yàn)方法,選取LLLW型的壓力膠片可以檢測(cè)[0,0.6]MPa范圍的壓力分布,LLW型的壓力膠片可以檢測(cè)[0.6,3.06]MPa范圍的壓力分布,完全滿足實(shí)際輪胎路面之間接觸界面抗滑性能研究需要。2.結(jié)合應(yīng)力集中有效面積和應(yīng)力分布情況,提出應(yīng)力分布集中度指標(biāo)來定量描述路面粗糙構(gòu)造表面微凸體的黏著摩擦力。試驗(yàn)表明,瀝青混合料路面的平均接地壓力為光面鋼板接觸壓力的1.15～1.4倍；增加4.75mm以上的粗集料比例可以獲得較大的應(yīng)力分布集中度,有效提高路面抗滑的黏著摩擦力；當(dāng)骨架嵌擠型結(jié)構(gòu)級(jí)配設(shè)計(jì)的4.75檔集料為30%左右,9.5檔集料為35%左右時(shí),集料骨架更加穩(wěn)定,抗滑耐久性更理想。3.運(yùn)用本課題組自主研發(fā)的微距電機(jī)程控三維激光紋理測(cè)量系統(tǒng),對(duì)石料與輪胎接觸面的微觀紋理的棱角曲折復(fù)雜程度進(jìn)行測(cè)量,分析結(jié)果顯示,激光輪廓儀的輪廓峰頂夾角與常規(guī)試驗(yàn)方法相關(guān)性明顯,輪廓峰頂夾角越大,路面宏觀輪廓越寬越平,抗滑性能越差,反之,抗滑性能越好。新建路面的峰值角度主要集中在10°～30°區(qū)間,而小于90°的有效保證率基本都在70%以上。隨著搓揉時(shí)間的增加,密實(shí)懸浮型AC-13的輪廓峰頂夾角衰變最大,SMA-13的衰變幅度較小,進(jìn)一步驗(yàn)證了骨架密實(shí)型級(jí)配SMA-13無論初始抗滑性能還是抗滑耐久性能都優(yōu)于密實(shí)懸浮型AC-13瀝青混合料。當(dāng)瀝青混合料路面的輪廓峰頂夾角有效保證率(小于90度的輪廓峰頂夾角百分比)達(dá)到60%以上時(shí),瀝青混合料能夠提供足夠的抗滑性能。4.為了揭示不同搓揉試驗(yàn)階段,瀝青混合料抗滑表層接觸面積、接觸角度的變化以及表面2cm深度范圍內(nèi)粗集料顆粒在碾壓作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過數(shù)字圖像處理技術(shù),分別提取表面2cm深度范圍內(nèi)粗集料顆粒沿著長(zhǎng)軸方向夾角進(jìn)行分析。試驗(yàn)表明,骨架嵌擠型級(jí)配SMA-13的抗滑表層“豎立”狀態(tài)的粗集料數(shù)量比密實(shí)懸浮型級(jí)配AC-13多,抗滑性能更好。SMA-13在搓揉試驗(yàn)過程中,車輪的壓密和磨耗作用導(dǎo)致了應(yīng)力分布集中度的衰減,而抗滑表層粗集料的傾角不規(guī)則變化影響了應(yīng)力集中效應(yīng)變化的單調(diào)性。試驗(yàn)結(jié)果表明,間斷2.36檔,增加4.75檔集料可以使SMA-13瀝青混合料具有更好的穩(wěn)定性,其較好的嵌擠效果有利于提高骨架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,保持路面的抗滑性能,進(jìn)一步驗(yàn)證了4.75mm以上粗集料能提供更穩(wěn)定的主骨架接觸。
[Abstract]:The anti - skid structure of asphalt pavement has become one of the most urgent technical problems faced by the industry , and the interface contact between the tire and the road surface is the key to solve the anti - slip problem .
By increasing the proportion of coarse aggregate over 4.75 mm , the stress distribution concentration can be obtained , and the anti - sliding friction force of the road surface can be effectively improved ;
The results show that the angle of peak - to - top included angle of contour peak - to - top angle of SMA - 13 is greater than that of compact suspension type AC - 13 asphalt mixture . The results show that the angle of peak - top included angle of contour peak - top is greater than that of compact suspension type AC - 13 asphalt mixture .
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U416.217

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本文編號(hào)：1960843