沥青路面表面纹理的多重分形特征及其磨光行为

为揭示沥青路面表面纹理分布特征及其磨光行为,引入多重分形理论,验证了沥青路面表面纹理三维形貌分布的多重分形特性.然后,模拟了AC-13型石灰岩混合料在转速0~1×105低速荷载下表面纹理的磨光过程,分析了磨光区域表面纹理的多重分形谱参数变化情况,量化了表面纹理磨光前后的整体与局部特征变化.结果表明,沥青路面表面三维形貌具有多重分形特性,多重分形谱宽Δα反映了表面相对粗糙的整体特征,分形谱左右两侧高差Δf反映了陡峭区域占优程度.随磨光转数的增加,分形维数D变化较小,谱宽Δα则呈现出较为明显的衰减,表面平坦区域占优程度逐渐趋于稳定.因此,多重分形特征参数为描述路面表面纹理的磨光行为提供了新思路.     

沥青路面三维纹理分形维数及其抗滑性能

研究沥青路面抗滑性能与三维纹理分形维数的关系。成型4种SMA沥青混凝土车辙板,采用数字图像处理技术重构车辙板表面三维纹理模型,实测车辙板表面构造深度检验重构的三维纹理模型的有效性,通过差分盒维数法计算三维纹理模型的分形维数,研究分形维数与抗滑性能的关系。研究结果表明:重构的三维纹理模型在纹理构造特征上以较高精度恢复原沥青路面的表面形貌,计算的分形维数与实测的摆值、构造深度具有良好的相关性,可以较好地表征沥青路面的抗滑性能;构造深度随着分形维数的增加而减小,摆值随着分形维数的增加先减小后增加。     

交通荷载对沥青路面抗滑性能衰减特征的影响

依托四川省内典型高速公路,在对其逐年交通量特征进行调研的基础上,分析了累计当量轴次与沥青路面抗滑性能的关系,进而研究了不同交通组成下路龄与沥青路面抗滑性能的规律性.结果表明,交通量以小型车辆为主时,沥青路面抗滑性能与路龄间基本服从反S曲线特征,在加铺罩面后的第2～3年衰减幅度较大;沥青路面抗滑性能与累计当量轴次间规律性不佳,车辆构成对沥青路面抗滑性能衰减规律有一定的影响,交通量以小型车辆为主时,路面养护维修措施实施时机可能不受路面抗滑性能指标的制约,但以大型车辆为主时,路面抗滑性能是主控指标之一.车辆荷载对沥青路面抗滑性能衰减规律影响的研究有助于从本质上认清其演化特征,为沥青路面智能化养护抉择和处治方案实施时机提供依据,提高车辆行驶安全性.     

提升路面抗滑性能预测效能的包络轮廓计算方法

为提升路面抗滑性能预测效能，对胎-路接触包络轮廓计算法Indentor法中的控制参数S进行修正.用光面橡胶片替代橡胶胎面，用三维扫描结合3D打印复制出具有路面形貌特性的44个试件，用多功能试验机和自主设计的夹具提供荷载；根据嵌入深度指标接近性原则，在不同接触条件下，以留色法测试结果标定控制参数S,探讨标定前后S对路面纹理-抗滑性能的影响.结果表明：橡胶硬度为HSA55,荷载为0.18、0.35、0.53、0.71 MPa时，S分别取20、30、45、55 mm²可使Indentor法与留色法所得嵌入深度接近；而橡胶硬度为HSA68,荷载为0.53 MPa时，S取25 mm²可使2种方法结果相当.以留色法标定Indentor法中参数S后，应用包络轮廓可显著提升路面纹理与抗滑性能间的关联.     

基于大数据统计分析探讨影响沥青路面抗滑性能的因素

依托甘肃省高速公路路面技术状况数据库,结合笔者多年从事高速公路路面检测经验,总结分析影响沥青路面抗滑性能的主要因素,进而为控制和加强沥青路面抗滑性能提出了建议.沥青路面抗滑性能是车辆橡胶轮与路面表面接触后对车轮摩擦能力大小的表征,目前的规范中高速公路路面主要用构造深度、横向力系数作为规范表征指标.笔者长期从事甘肃省高速公路路面技术状况检测,掌握大量路面构造深度和横向力系数检测数据,所在单位依托大量路面检测数据成立了省级重点实验室.笔者基于大量数据信息,对路面抗滑性能进行了逐年统计分析、追踪观察,进而总结出了沥青路面抗滑性能的主要影响因素、不同阶段不同因素影响作用的变化及衰减特性,进而为提高路面抗滑性能提出建议.     

考虑摩擦系数的沥青路面动态轴载换算

为研究复杂工况下的动态轴载换算,分析了车辆移动荷载作用下沥青路面的动力响应,对数值计算的有效性和车辆行驶特性的影响进行了研究,并提出了动态轴载换算公式.基于二维Lamb问题验证了数值计算的有效性,并建立刚性基层沥青路面的三维动力学数值模型,分析不同车速、路面摩擦系数和轴载等因素的影响.当荷载匀速移动时,轴载和路面摩擦系数对路面动力响应的影响明显,考虑摩擦系数的动态轴载换算指数明显大于静态荷载.结合车辆和路面多种影响因素的三维有限元计算模型更符合沥青路面结构的实际受力状态,动态轴载换算公式可用来改进当前的规范设计.     

基于工业CT技术的沥青路表纹理特性研究

沥青路面表面纹理特性,包含宏观纹理和微观纹理两方面因素。提出纹理参数PL index用于表征其几何特性。通过工业CT技术扫描路面芯样,获取芯样侧视剖面图,使用数字图像处理技术提取表面轮廓并计算PL index。研究PL index的统计分布以及分析其与路面抗滑指标的相关性。结论表明,以PL index为参数表征表面纹理是合理有效的,其与路面抗滑指标有较好的相关性。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

基于高精度激光断面高程的沥青路面MTD测量

为实现沥青路面构造深度非接触式自动测量,借助三维激光技术提出了一种基于断面高程的沥青路面构造深度测量方法.采用高精度三维激光扫描仪,采集不同级配沥青路面纹理高程数据,通过数字图像处理技术和平均曲率流光顺算法,提取并处理路面断面高程轮廓.结合蒙特卡洛期望法估算断面构造深度,实现平均构造深度测量,利用铺砂法进行对比验证,并与摆式摩擦仪测量结果进行相关性分析.试验结果表明,针对不同级配沥青路面,采用所提方法与铺砂法测量的MTD值的相对误差均小于等于6.63%,与抗滑值的相关系数高达0.97.     

路面人造纹理定向设计及其抗滑性能研究

【目的】研究路面表面人造纹理与抗滑性能之间的关系。【方法】利用3D打印技术定向设计并制备不同形状的人造纹理试件（包含三角形纹理、矩形纹理和半圆形纹理3种形状和纹理高度为1、2、3、4、5 mm的5种纹理）,并以4 mm高的三角形纹理设置了一组磨耗纹理试件,采用摆式摩擦试验、构造深度试验以及提取纹理顶部接触区域对各个试件的抗滑性能进行评价。【结果】2 mm高的三角形纹理和3 mm高的矩形纹理的抗滑性能最好,摆值均可达到107。在构造深度和摆值两个方面,三角形纹理和矩形纹理的抗滑性能相近,且均明显大于半圆形纹理的抗滑性能。随着磨损率的增大,摩擦接触面积增大,但纹理表面粗糙程度降低,导致抗滑性能逐渐衰减。【结论】纹理的抗滑性能主要取决于纹理的粗糙程度,而接触面积的影响相对较小。本文提供了一种定向纹理设计方法,为深入理解路面表面纹理与抗滑性能之间的关系提供借鉴与指导。     

旧沥青路面表面处治层抗剪性能

为了提高旧沥青路面的防滑、防水和耐磨等路面使用功能,提出旧沥青路面铺设两油一布撒铺碎石矿料进行综合表面处治技术.根据表面处治层的结构特点确定室内试件制作方法,选择8种不同沥青和土工布的结构组合,得出各种结构组合的沥青和矿料单位面积最佳用量.对8种不同结构组合的表面处治层进行了抗剪性能测试,得出最佳结构组合;通过不同的垂直正压力和试验温度,对最佳结构组合进行抗剪性能测试,得出其摩擦系数和高低温抗剪性能.结果表明,表面处治层的最佳结构组合为采用克拉玛依90#基质沥青和单位面积质量为300 g/m2的短纤维土工布,测得其摩擦系数为0.598 9,且其低温抗剪性能优于高温抗剪性能.     

关于沥青路面抗滑性能的几点看法

高速公路沥青路面抗滑性能是行车安全的重要保证,并且越来越受到人们的重视,通过对影响路面抗滑性能因素的分析,并结合沥青混合料室内试验,提出了提高路面抗滑性能的几点措施.     

水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系

为了对道面养护管理者提供决策依据,建立了水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系.基于路面抗滑性能评价指标与路面状况指数预防性养护标准研究成果,依据水泥混凝土道面衰变过程中平整度-动态荷载相互作用的基本理论,采用导数拐点法与混淆矩阵等模型研究了摩擦系数、道面国际平整度指数、道面破损指数与主导病害单项指标的判定标准.从判断性维度、综合性维度及控制性维度的角度对各个指标的作用与判定原理进行了分析,形成了军用机场水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系.水泥混凝土道面预防性养护各项指标判定标准为:摩擦系数(跑道摩阻测试车95 km/h)≥0.41;摩擦系数(跑道摩阻测试车65 km/h)≥0.50;摩擦系数(摆式摩擦仪)≥0.51;国际平整度指数 ≤3.2 m/km;道面破损指数(3％ ～10％);边角剥落率≤35％;表面剥落率≤30％;表面裂缝率≤8％;板间错台率≤0.5％.该标准可为军用机场水泥混凝土道面预防性养护最佳时机的确定提供依据.     

矿料分异处理对沥青混合料抗滑性能的影响

为了定量评价矿料分异处理对路面抗滑性能的改善效果,选择石灰岩和玄武岩2种抗磨性能差异较大的矿料做分异处理,建立了平均衰变速率(ADR)和平均波动幅度(AAF)2个指标,分别用来表征抗滑性能的衰减速率和波动剧烈程度.同时,基于ADR和AAF进一步定量分析了不同分异配比值对抗滑性能的影响.结果表明,分异化处理能够改善沥青路面的抗滑性能,加剧抗滑性能波动的剧烈程度,降低抗滑性能的衰变速率,延缓其衰变进程.但不同分异配比值对抗滑性能的影响截然不同,合理选择分异配比值,可以降低抗滑性能的衰减速率,生成新的纹理构造,从而显著地改善混合料的抗滑性能.     

国际摩擦指数IFI及其试验研究

针对国内在路面抗滑性能评价方面的不足,本文引入国际摩擦指数IFI,介绍了IFI的计算过程扣应用方法,阐述了国际摩擦指数IFI在路面抗滑性能评价方面的优越性。为了IFI的推广应用扣更深一步的理解其中参数,本文还做了未参加PIARC协调试验设备的校准试验和速度数s。的相关试验,发现摩擦系数对DFT值和MPD值的速度依赖度的不同,以及IFI选用60km／h为标准滑移速度的优越性。     

基于轮胎滑水模型的轮胎-沥青路面附着特性影响因素分析

为研究轮胎与沥青路面之间的附着特性,基于耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)建立充气花纹轮胎滑水有限元模型,验证了滑水模型适用性,计算出AC,SMA及OGFC三种沥青路面附着系数曲线.基于轮胎-路面附着特性理论,分析了制动防抱死系统(ABS)状态和潮湿条件下轮胎-路面附着特性影响因素.研究发现:胎路附着特性与轮胎运动状态有关,随滑移率增大轮胎受到的纵向附着系数先上升后下降,滑移率为15%左右时附着系数达到最大;在水膜厚度较小、轮胎压力较高时增大表面宏观纹理可提高路面抗滑性;平均断面深度(MPD)一定时,干燥路面较潮湿状态体现出更高的附着性能;相同水膜厚度时,附着系数随车速增加而不断减小,OGFC路面比AC路面和SMA路面具有更好的抗滑性能.     

高速公路沥青路面早期性能评价模型

针对沥青路面早期破坏现象,结合京秦(北京-秦皇岛)高速公路及河北省部分高速公路连续几年路面调查数据,提出了基于预防性养护的评价模型.该模型以路面裂缝、车辙、破损、平整度、抗滑性和结构强度作为评价内容,以路面早期性能指数作为综合评价指标,给出了路面预防性养护单项指标裂缝率指数、车辙深度指数、道路行驶质量指数、路面状况指数(除去裂缝和车辙)、路面抗滑性能指数和路面结构强度指数的预防性养护范围,并确定了各单项指标在综合指标中所占权重.该模型已在京秦高速公路养护工作中进行了验证.结果表明,该模型能较为准确地预测沥青路面的早期性能,当评价指标为75～90分时,应采取路面预防性养护措施.     

公路工程沥青路面抗滑性能检测方法的应用分析

在对公路工程进行施工时,由于沥青路面具有行车舒适度较高、平整性良好的特点,其应用越来越广泛。但是在沥青公路应用过程中,由于沥青路面抗滑性能不符合要求,会使交通事故发生率进一步增加,因此,为了使行车安全性进一步提高,检测单位应对沥青路面的抗滑性能进行检测,确保其符合通车要求。该文首先对沥青路面抗滑性能的主要检测方式进行总结,并对提高沥青路面抗滑性能的主要措施进行分析,随后以某工程为例,选择合理的检测方案对其进行检测。根据检测结果可知,该公路运行多年后的路面横向力系数、构造深度等指标均满足标准要求,沥青路面抗滑性能良好。     

浅议沥青混凝土路面检测技术

沥青路面检测技术正在由静态检测向动态检测、手工操作方式向自动化方式、有损检测向无损检测、单项检测向集成检测的方向发展。本文作者结合自己近几年在沥青路面检测方面的管理经验,综合介绍了沥青路面弯沉检测、路面平整度检测、抗滑性能检测和路面厚度检测的新技术。