刻槽混凝土路面表面功能研究.pdf

1、刻槽是提高水泥混凝土路面抗滑性的重要措施。但是刻槽混凝土路面噪聲過(guò)大，路表構(gòu)造耐久性不足問(wèn)題突出，嚴(yán)重制約了水泥混凝土路面的推廣與應(yīng)用。為了推廣水泥混凝土路面的應(yīng)用，水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理念正在由目前的單一強(qiáng)度要求，轉(zhuǎn)為在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其耐久性基礎(chǔ)上，重視路表功能設(shè)計(jì)。本文依托國(guó)家西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“水泥混凝土路面表面功能研究”(項(xiàng)目編號(hào)：200731822301-8)，在廣泛收集并分析國(guó)內(nèi)外混凝土路面表面功能研究相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)

2、刻槽混凝土路面抗滑性、噪聲和耐磨性等表面功能特性進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研究。
　　 在分析輪胎與路面相互作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元軟件，建立了不同刻槽參數(shù)組合的縱向和橫向刻槽混凝土路面與輪胎橡膠塊的接觸模型；分析了刻槽寬度、刻槽間距對(duì)混凝土路面與輪胎間縱向摩擦力和橫向摩擦力的影響，為分析刻槽混凝土路面摩擦機(jī)理和選擇合理的刻槽參數(shù)提供了理論依據(jù)。
　　 基于流體動(dòng)力學(xué)理論，建立了刻槽混凝土路面上輪胎發(fā)生滑水的3D有限元體積模

3、型，并利用NASA滑水試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所建有限元模型進(jìn)行了驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了輪胎在不同刻槽參數(shù)混凝土路面上以不同速度運(yùn)行時(shí)胎底的動(dòng)水壓力，繪制了不同刻槽參數(shù)混凝土路面上輪胎的速度—胎底動(dòng)水壓力曲線，得到了不同刻槽混凝土路面上輪胎發(fā)生滑水的運(yùn)動(dòng)方程；變化刻槽深度、刻槽寬度和間距，研究了不同刻槽混凝土路面上輪胎的滑水規(guī)律及刻槽參數(shù)對(duì)滑水的影響；以刻槽參數(shù)為因子，建立了輪胎不同運(yùn)行速度時(shí)，胎底動(dòng)水壓力預(yù)測(cè)模型。
　　 引入了輪胎/路面

4、噪聲的滑行通過(guò)法，建立了輪胎/路面噪聲的室內(nèi)加速下落法，制訂了這兩種測(cè)試方法的實(shí)施細(xì)則。利用滑行通過(guò)法對(duì)西安市郊的4條橫向刻槽混凝土路面的噪聲進(jìn)行了實(shí)測(cè)，建立了測(cè)試速度與聲壓的關(guān)系，得到了橫向刻槽混凝土路面噪聲的一些基本特性。同時(shí)，利用室內(nèi)加速下落法對(duì)橫向刻槽、縱向刻槽、光面及多孔隙混凝土路面的聲壓水平進(jìn)行了實(shí)測(cè)，分析了光面及多孔隙混凝土路面與刻槽混凝土路面的噪聲平差異的原因。在此基礎(chǔ)上，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法分析了刻槽參數(shù)對(duì)橫向刻槽和縱

5、向刻槽混凝土路面噪聲水平的影響程度。
　　 研發(fā)了混凝土路面磨損室內(nèi)加速試驗(yàn)設(shè)備，提出了刻槽混凝土路面構(gòu)造深度衰減測(cè)試方法——平板法。以槽寬、槽深、槽間距等三個(gè)刻槽參數(shù)為因素，設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，利用平板法測(cè)定了各組混凝土板在磨損過(guò)程中不同時(shí)刻的構(gòu)造深度，并對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了直觀分析、極差分析和方差分析，確定了影響刻槽混凝土路面構(gòu)造深度衰減的重要因素和耐磨性好的刻槽組合。利用擺式摩擦系數(shù)儀得到了不同磨損時(shí)刻的混凝土路面的擺值，在此

6、基礎(chǔ)上利用GM(1，1)模型建立了刻槽混凝土磨損過(guò)程中的擺值衰減規(guī)律模型。
　　 以水灰比、水泥用量、砂率和粗集料最大粒徑等混凝土耐磨性的影響因素為因子，以混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐磨性為評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，并利用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的耐磨混凝土配合比設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到了耐磨性最優(yōu)的配合比。在此基礎(chǔ)上，研究了礦物摻合料對(duì)混凝土路面耐磨性的影響，并提出了混凝土路面耐磨性改善方案。
　　 最后，建立了以抗滑性、