【摘要】：伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,我國的公路事業(yè)也有了巨大的發(fā)展。公路是發(fā)揮汽車功能的基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)于保障汽車行駛安全也有重要作用。路面技術(shù)狀況的好壞對(duì)于車輛的行車舒適性、行駛安全性和運(yùn)營成本都有直接的關(guān)系。目前我國的瀝青路面普遍存在坑槽、翻漿、泛油等早期水損壞現(xiàn)象,對(duì)路面使用壽命和汽車行駛性能均有較大影響。為了減少水損壞的影響,公路工程師主要從道路結(jié)構(gòu)、材料等方面進(jìn)行了深入研究,車輛工程師的研究則更多地側(cè)重于提升汽車本身的性能,尚未從公路和汽車兩個(gè)行業(yè)的結(jié)合點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分析。本文將從車路系統(tǒng)綜合作用的角度出發(fā),對(duì)車、水、氣、路共同作用的結(jié)果進(jìn)行理論分析、現(xiàn)場測(cè)試和室內(nèi)驗(yàn)證,深入分析水損壞現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的本質(zhì),為徹底解決路面水損壞提供基礎(chǔ)。 水損壞現(xiàn)象的評(píng)價(jià)是解決水損壞問題的基礎(chǔ)。通過理論分析與室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,分析了水損壞現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)機(jī)理。同時(shí)在傳統(tǒng)水損壞評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上,突破了單純考慮水、路作用的局限性,研發(fā)了一套能夠模擬車、水、氣、路綜合作用的試驗(yàn)裝置及相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法,該方法更加符合車路系統(tǒng)綜合作用的實(shí)際情況,使分析結(jié)果更加具有說服力。 車路系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)合系統(tǒng),包含了車、水、路、氣等因素的綜合作用。車輛行進(jìn)過程中產(chǎn)生的空氣動(dòng)力、路面水膜在運(yùn)動(dòng)車輛碾壓下形成的動(dòng)水壓力,都會(huì)加劇瀝青路面的水損壞。針對(duì)車路系統(tǒng)中的空氣動(dòng)力以及動(dòng)水壓力進(jìn)行了理論分析,并分別研發(fā)了空氣動(dòng)力的測(cè)量裝置以及動(dòng)水壓力的模擬測(cè)量裝置,測(cè)量結(jié)果與理論分析結(jié)果相近。通過理論分析與實(shí)際測(cè)量,研究了空氣動(dòng)力和動(dòng)水壓力在不同車速下的變化規(guī)律,得到了水損壞產(chǎn)生的直接誘發(fā)因素。 輪胎接地壓力是車路系統(tǒng)中各種因素相互作用的基礎(chǔ)。高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,輪胎接地形狀接近矩形,而接地壓力的分布呈現(xiàn)出明顯的非均布特點(diǎn)。為了對(duì)輪胎接地壓力的分布形式與荷載大小進(jìn)行充分的研究,研發(fā)了一套路面接地壓強(qiáng)的測(cè)量裝置,在明確了該裝置的基本原理與工作流程的基礎(chǔ)上,開展了輪胎接地壓力的現(xiàn)場測(cè)試工作,對(duì)于不同車型、不同行駛狀態(tài)時(shí)候的接地壓力分布規(guī)律進(jìn)行了研究,建立了由正弦波和荷載間歇構(gòu)成的兩軸和三軸車典型動(dòng)態(tài)加載波形,為瀝青混合料力學(xué)性能試驗(yàn)提供了更加可靠的動(dòng)態(tài)荷載參數(shù)。 在車路系統(tǒng)中,空氣動(dòng)力以及動(dòng)水壓力對(duì)于瀝青混合料滲透性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響,從而間接影響路面的水損壞。在對(duì)瀝青路面的常規(guī)透水性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了瀝青混合料的空隙層次模型,并通過室內(nèi)試驗(yàn),研究了在常壓、正壓、負(fù)壓和交替壓力下瀝青混合料吸水性能的變化,驗(yàn)證了空隙層次模型的可靠性。最后,對(duì)瀝青混合料在動(dòng)水壓力下的滲透性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,提出車路系統(tǒng)綜合作用下產(chǎn)生的動(dòng)水壓力易引起路面滲透性能的大幅度增長,使路面水損壞的幾率增加。 考慮車路系統(tǒng)的綜合作用,研發(fā)了能夠有效地將動(dòng)水壓力、空氣動(dòng)力和荷載的綜合作用施加于路面結(jié)構(gòu)的路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái),針對(duì)常規(guī)的無內(nèi)部排水功能的半剛性基層路面和具有內(nèi)部排水能力的LSPM柔性基層路面進(jìn)行了水穩(wěn)定性試驗(yàn)分析,首次通過試驗(yàn)的方法再現(xiàn)了水損壞的發(fā)生過程,并且驗(yàn)證了路面結(jié)構(gòu)中對(duì)水應(yīng)防堵與疏排相結(jié)合的防治思路。通過瀝青路面MMLS3加速加載試驗(yàn)驗(yàn)證了研發(fā)平臺(tái)的試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
【圖文】：

結(jié)料（主要指浙青）將粒徑不同的碎石粘結(jié)到一起，從而形成一定的強(qiáng)度，當(dāng)碎石之間的膠結(jié)作用消失，就會(huì)出現(xiàn)松散的現(xiàn)象，如圖1-1所示，整段路面出現(xiàn)松散，瀝青面層就會(huì)顯得支離破碎，就像是低等級(jí)路面一樣，懫用級(jí)配碎石進(jìn)行鋪筑，路面有較多的松散現(xiàn)象。為了保持較好的路面情況，只能將原路面挖除后重新鋪筑新的面層。如果是出現(xiàn)局部的松散，在一定范圍內(nèi)的碎石顆粒會(huì)逐漸被車輛、雨水等帶走，而在路表形成一系列的坑洞，稱為坑槽，如圖1-2所示。松散和坑槽主要是由浙青與集料之間的粘附性差導(dǎo)致的，是混合料水穩(wěn)定性不足的表現(xiàn)形式[19PG】。if __iM圖1?丨松散 圖1-2坑播如圖1-3所示，當(dāng)路面出現(xiàn)裂縫時(shí)，外界水通過裂縫不斷滲入路面內(nèi)部，如果排不出去

前面已經(jīng)提到過，輪胎接地壓力試驗(yàn)裝置以壓力傳感器測(cè)試法最為普遍，而壓力傳感器測(cè)試法中又分為單點(diǎn)測(cè)試法和多點(diǎn)測(cè)試法。圖1-13是國外典型的輪胎對(duì)路面作用力測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置由傳感器陣列組成一個(gè)測(cè)試平臺(tái)，如圖l-13a,測(cè)試時(shí)該裝置固定位置，如圖l-13b,試驗(yàn)車靜態(tài)置于或以一定速度駛上測(cè)試平臺(tái)，，計(jì)算機(jī)獲得傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù)之后進(jìn)行收集、儲(chǔ)存和分析處理。該裝置主要針對(duì)轎車或輕型車輪胎進(jìn)行試驗(yàn)，所施加的最大荷載為1.5t。H IPHFb(a) (b)圖1-13多個(gè)壓力傳感器n,試裝置示意圖這些裝置能又好又快的測(cè)量出輪胎接地壓力的大小及分布，但也有一些不足11
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U416.2;U461.51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2560522