纹理特性对潮湿路面抗滑性能影响研究

摘要

轮胎与路面间摩擦力的传递为汽车加速、制动、转弯提供了驱动力，而直接影响到最大摩擦的就是路表纹理水平及其表面状况，它们关系到车辆在行进时的安全性和稳定性。本文基于室内试验与现场试验结果，结合数值分析模型，针对纹理特性对潮湿路面抗滑性能影响作了以下研究:
　　首先采用自主开发的简易便携式室内磨光仪对AC-13、SMA-13两种不同级配的混合料试件进行磨光，获得在不同试验阶段的构造深度、摆值、动摩擦系数，试验表明试件抗滑性能随磨光的衰减呈现先急后缓、最终趋于稳定的趋势，该趋势可以通过指数函数进行描述。
　　其次，通过便携式手持3D扫描设备，扫描获取试件不同磨光阶段的表面纹理，然后进行分形维数的计算。运用计算机平台对纹理的统计学特征指标进行提取，基于Murat Ergun的研究理论，建立断面统计指标与摩擦系数之间的数值关系模型，通过计算发现，数值方法得到的摩擦系数与试验测得的动摩擦系数结果较为接近，证明该数值计算方法可以有效的预估路面的抗滑性能。
　　然后，控制水膜厚度，测量摩擦系数，通过Stribeck润滑理论解释摩擦系数随水膜厚度变化的规律，得出当水膜厚度在0.2-0.5mm的范围内摩擦系数下降最为明显，这对路面的抗滑性能设计具有指导意义。
　　最后依托盐城—南通高速公路17km沥青路面工程，经过对连续六年跟踪观测结果的分析，发现实际工程上混合料特性对抗滑性能的影响与试验室结果具有一致性，指数模型能较好的描述抗滑性能的衰减趋势。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 磨光试验研究

1．2．2 路面纹理测量与采集方法

1．2．3 路面纹理与抗滑指标关系

1．2．4 水膜对路面抗滑性能影响

1．3 研究内容与方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 路面摩擦产生机理与纹理影响

2．1 路面摩擦力产生机理

2．1．1 沥青路面纹理类型

2．1．2 摩擦力的产生

2．2 路表纹理对摩擦力的影响机理

2．2．1 分形的简介

2．2．2 经典接触力学模型

2．2．3 Persson迟滞摩擦理论

2．3 本章小结

第三章 沥青混合料磨光试验

3．1 本课题磨光仪的研发

3．1．1 磨光仪的预期性能目标

3．1．2 磨光仪的主要构造

3．1．3 磨光仪的使用方法

3．2 混合料设计

3．2．1 原材料物理力学性能

3．2．2 级配优选与最佳油石比确定

3．3 混合料抗滑性能衰减试验

3．3．1 抗滑性能指标测试方法

3．3．2 抗滑性能衰减试验过程

3．3．3 抗滑性能衰减试验结果分析

3．4 本章小结

第四章 沥青路面表面纹理对摩擦系数影响

4．1 沥青路面表面纹理数据获取方法

4．1．1 设备简介

4．1．2 使用方法

4．2 沥青路面表面纹理数据预处理

4．3 路表纹理指标与摩擦系数关系

4．3．1 分形维数计算

4．3．2 断面基本统计指标

4．3．3 路表纹理与摩擦系数的关系

4．4 本章小结

第五章 水膜厚度对摩擦系数影响

5．1 水膜厚度控制方法

5．1．1 水膜厚度测量方法概述

5．1．2 水膜厚度控制方法

5．2 试验设备与方法

5．3 试验结果分析

5．4 本章小结

第六章 实际工程中纹理特性对抗滑性能的影响

6．1 工程概况

6．2 混合料类型

6．3 测试方法

6．4 抗滑性能测试结果

6．4．1 构造深度

6．4．2 摆值

6．4．3 动摩擦系数

6．5 指数模型的验证

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 创新点

7．3 研究展望

致谢

参考文献