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

【摘要】：瀝青路面抗滑問題已成為業(yè)內面臨的一個十分迫切的技術難題,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鍵所在。瀝青路面抗滑構造主要包括宏觀構造和其表面的微觀粗糙峰構造。其中,微觀構造與輪胎橡膠接觸,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摩擦力的90%。因此,本文主要通過對常用輪胎與瀝青路面的接觸面微觀范圍的特征研究,摸清實際接觸面的紋理和構造等特性對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,并有針對性的給出提高路面摩擦力的有效級配設計方法,從而達到提高路面抗滑安全性能的目的。從材料摩擦學、輪胎與路面接觸作用機理出發(fā),重點研究接觸面的微觀作用行為。首次運用壓力膠片及激光紋理測量這兩種創(chuàng)新分析方法,統(tǒng)計分析常用的瀝青路面表面特征,設計相關評價指標并與常規(guī)抗滑性能檢測方法進行比較驗證。對瀝青混合料抗滑性能的衰變機理研究,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機,在不同搓揉時間內對不同級配試件抗滑性能進行評價,以期獲得理想的抗滑瀝青混合料級配設計。通過本文研究,有助于揭示影響路面抗滑性能的內在結構和材料因素,從而在抗滑表層結構設計、選材和養(yǎng)護維護施工時,進行有針對性的改進,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.運用高精度(0.016mm2)壓力膠片測量系統(tǒng),對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接觸界面壓力分布規(guī)律,并結合MATLAB程序實現(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,本文設計了同時選用LLLW型和LLW型兩種量程壓力膠片聯(lián)合分析的試驗方法,選取LLLW型的壓力膠片可以檢測[0,0.6]MPa范圍的壓力分布,LLW型的壓力膠片可以檢測[0.6,3.06]MPa范圍的壓力分布,完全滿足實際輪胎路面之間接觸界面抗滑性能研究需要。2.結合應力集中有效面積和應力分布情況,提出應力分布集中度指標來定量描述路面粗糙構造表面微凸體的黏著摩擦力。試驗表明,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力分布集中度,有效提高路面抗滑的黏著摩擦力；當骨架嵌擠型結構級配設計的4.75檔集料為30%左右,9.5檔集料為35%左右時,集料骨架更加穩(wěn)定,抗滑耐久性更理想。3.運用本課題組自主研發(fā)的微距電機程控三維激光紋理測量系統(tǒng),對石料與輪胎接觸面的微觀紋理的棱角曲折復雜程度進行測量,分析結果顯示,激光輪廓儀的輪廓峰頂夾角與常規(guī)試驗方法相關性明顯,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。隨著搓揉時間的增加,密實懸浮型AC-13的輪廓峰頂夾角衰變最大,SMA-13的衰變幅度較小,進一步驗證了骨架密實型級配SMA-13無論初始抗滑性能還是抗滑耐久性能都優(yōu)于密實懸浮型AC-13瀝青混合料。當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)達到60%以上時,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深度范圍內粗集料顆粒在碾壓作用下的運動規(guī)律。通過數(shù)字圖像處理技術,分別提取表面2cm深度范圍內粗集料顆粒沿著長軸方向夾角進行分析。試驗表明,骨架嵌擠型級配SMA-13的抗滑表層“豎立”狀態(tài)的粗集料數(shù)量比密實懸浮型級配AC-13多,抗滑性能更好。SMA-13在搓揉試驗過程中,車輪的壓密和磨耗作用導致了應力分布集中度的衰減,而抗滑表層粗集料的傾角不規(guī)則變化影響了應力集中效應變化的單調性。試驗結果表明,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構的整體穩(wěn)定性,保持路面的抗滑性能,進一步驗證了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 .
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.217

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本文編號：1960843