路面防滑机理与应用研究 道路与铁道工程专业毕业论文.docx

第l章概述在八十年代以前我国公路里程短,等级低,建设和养护资金匮乏,当时的重点放在“晴雨通车”上,因此注重对路面结构和强度的研究。如果那时我们是在“维持温饱”的话,那么随着高等级公路尤其是高速公路的大规模兴建,我们现在已经到“奔小康”的时候了。高速交通车速高、流量大、渠化程度高的特点使一些在低速交通条件下不突出的问题显现了出来,因而对路面提出了更高的要求。路面不仅要承受更重的荷载,经久耐用,而且要能满足安全性、经济性和舒适性等功能性要求。我们在路面的设计理念上要由过去的单一强度设计转为在保证结构强度及其耐久性基础上的功能性设计,为此应该加强对路面抗滑力、噪声等方面的表面功能研究,以满足目前国道主干线建设的需要。,-l所示,使用道路的人们要求路面应具有安全、经济、舒适的功能或使用品质 ,而道路周边地区的人们则要求路面具有环保功能。—1路面的表面功能和作用堡!兰壁垄——路面的这些功能也就是路面对人一车系统的影响和作用,它完全取决于路面的表面特性即几何意义上的不规则度(irregularity)。根据尺度大小、性状、分布及作用可将这种几何不规则度细分为微观构造(micr。一texture)、宏观构造(macro~texture)、大构造(mega—texture)和不平整度(unevenness)四类‘33㈨。—2所示。波长然(互互]三互3∈义互(mm).10一 .10。2附着力 l 排水能力驾乘舒适性抗滑性能 I I车辆损坏滚动阻力,油耗受影响 堡堂丝壁的性能 抑制溅水喷雾轮胎磨损 l I 轮胎,路面噪声轮胎损坏评价{二二至五五二二二[(波长),它主要表征集料颗粒本身的表面凹凸构造因而可以看作为是矿物岩相学颗粒的函数并受气候、季节以及交通作用的影响。对沥青路面而言,石料颗粒形状及棱角构成、沥青胶浆构造和结合料对其也有一定影响。由于正常情况下粗集料在水泥混凝土路面裸出的比例不超过12%,所以水泥混凝土路面的微观构造第l章概述主要取决于表层水泥砂浆。对微观构造的直接测量过去只能在实验室用电镜扫描、立体照相或描迹等方法进行㈨,据报道,现已有在野外直接测量微观构造的仪器和方法Ⅲ。工程上应用较多的是通过对摩擦系数的测定间接量测微观构造的大小。微观构造对路面使用品质的影响主要有两个方面,其一是通过对路面抗滑力的影响而影响安全性:其二是通过对轮胎磨耗和油耗增加而影响经济性。研究认为,微观构造最主要的功能是为路面提供基本抗滑力,当然,它也是轮胎磨耗的主要影响因素之一,同时对轮胎与路面间的高频接触噪声也有一定影响。微观构造对油耗实际并无很大影响。虽然微观构造的增加在恒定车速下能导致滚动阻力的微量增加,但资料表明当试验表面从光滑的钢表面变为3M公司的一种防滑铺面(safewalk)时由于微观构造变化而引起的滚动阻力增加约为5%,而滚动阻力一般又仅占车辆全部能量损失的百分之几。由上述分析可以看出微观构造对车辆运行的益处远大于害处,因而一定量的微观构造是十分必要的。(波长)~50mm之间的构造,它的波幅(竖向尺寸)~。对于沥青路面,影响宏观构造大小的主要因素是粗集料的粒径、形状、间距和排列分布。因此宏观构造虽不象微观构造对气候和温度那样反应敏感,但路面污染、泛油,交通荷载对表层集料的磨耗和破碎作用将影响其耐久性。对于水泥混凝土路面,一般来说其宏观构造由拉毛、刻槽等表面整饰工艺形成,水泥砂浆的酬磨性能决定其耐久性。随着透水沥青材料的兴起和发展又有人将宏观构造分为正负两类,由不透水材料所形成的构造为正构造,而由内部有连通孔隙使表面水可以从路面内部排走的透水材料所形成的构造为负构造。工程上应用最广的宏观构造测量方法是铺砂法,与此类似的还有硅胶压痕等方法。因为重现性差且不适宜大规模试验等原因目前有用激光测量取代铺砂法的趋势。除此之外,通过路面渗透性、排水能力或路面抗滑能力在高车速下的衰减来间接评价宏观构造的大小也是很有实用价值的。4第1章概述宏观构造对路面使用品质的影响是多方面的。因其有利于抗滑性能和视觉性能的改善而对安全性有较大贡献,这是宏观构造诸多作用中最为重要的。宏观构造可以造成轮胎橡胶变形和迟滞能量损失而产生摩擦力,但更重要的是它可以在轮胎与路面的接触界面上提供有效的积水渲泄通道,使轮胎与路面能处于“干燥接触”状态,因而能减缓路面抗滑力在高车速下的衰减并能抑制水漂现象的发生。宏观构造对视觉性能的改善有两个方面,最