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原文传递钢桥面沥青磨耗层抗滑性能衰变规律及预测模型研究

论文题名：	钢桥面沥青磨耗层抗滑性能衰变规律及预测模型研究
关键词：	大跨径钢桥;桥面铺装;沥青磨耗层;抗滑性能;衰变规律;预测模型
摘要：	大跨径钢桥作为交通网络的咽喉通道，通常建设在江河、山谷等之上，其使用条件比普通路面更为苛刻，病害较多，加之通行能力受环境干扰较大，一旦发生交通事故，后果极为严重，将会影响交通路网的正常运营。抗滑性能是反映钢桥面沥青磨耗层行车安全的重要指标，开放交通后，随着运营时间的增长，沥青磨耗层抗滑性能出现不同程度的衰减，特别是钢桥面沥青磨耗层通常采用SMA10等细粒式混合料，初始抗滑水平低，整体抗滑能力有限，行车安全隐患大，加之养护修复成本极高，进而会影响钢桥面铺装结构的使用寿命。　　本文在钢桥面铺装磨耗层常用沥青混合料配合比设计的基础上，选用集料/沥青混合料摩擦特性测试仪，从混合料类型（SMA10、SMA13、AC13、EA10）、荷载水平（50kg、75kg、100kg、150kg）、温度条件（10℃、25℃、40℃、60℃）三个因素条件进行加速加载磨耗试验，并采用摩擦特性测试仪、摆式摩擦仪、铺砂法及激光传感器，对加速磨耗过程中动态摩擦系数Dμ、摆值BPN、构造深度MTD及断面平均构造深度MPD进行周期性采集，获得多因素条件下钢桥面沥青磨耗层抗滑性能评价指标数据。　　同时，通过对比选取Asymptotic模型，对磨耗过程中抗滑性能评价指标随磨耗次数衰减规律进行拟合分析。基于拟合得到的衰变方程，采用归一法及导数极值进行处理，建立单因素条件下抗滑性能评价指标与磨耗次数之间的定量关系，进而对不同混合料类型、荷载水平及温度条件下沥青磨耗层抗滑性能评价指标的影响规律、两阶段速率等进行分析，确定不同影响因素下抗滑性能衰变规律。　　最后，选取钢桥面典型铺装结构为研究对象，对荷载水平和温度条件在模型中与相应参数的相关性进行分析研究，采用SPSS软件，对预测模型参数与影响因素间相关性进行分析，建立参数与荷载、温度之间的关系，提出考虑荷载、温度因素的钢桥面改性沥青SMA10磨耗层的抗滑性能预测模型。以安徽某桥为依托，通过通车以来的累计轴载作用次数统计分析对预测模型进行验证，对该桥运营10年、15年、20年抗滑性能进行预测。　　研究结果表明：集料/沥青混合料加速加载磨耗仪可实现加速磨耗和有效模拟等功能；所采集的四项抗滑性能评价指标，随着磨耗次数的增加，均呈现“先快后慢”的下降趋势，动态摩擦系数Dμ与摆值BPN、构造深度MTD与断面平均构造深度MPD具有明显的一致性；选取Asymptotic模型对不同条件下的沥青混合料抗滑性能随磨耗次数的变化进行拟合分析，拟合方程的相关性达0.95以上；对于不同混合料类型，改性沥青SMA10与SMA13具有较优的抗滑性能，对于表征宏观纹理特征指标MTD与MPD，13型均大于10型；相对于温度条件，荷载水平对加速抗滑性能衰变影响更大；建立考虑荷载、温度因素的沥青磨耗层抗滑性能预测模型，采用安徽某桥对预测模型验证，预测结果与实测值是一致的。
作者：	王明明
专业：	交通运输工程
导师：	王民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022