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基于路表纹理的沥青路面抗滑行为研究
| 论文题名： | 基于路表纹理的沥青路面抗滑行为研究 |
| 关键词： | 沥青路面;抗滑行为;潮湿状况;有限元法;路表纹理 |
| 摘要： | 沥青路面抗滑性能对车辆行驶的安全性有着至关重要的作用，良好的路面抗滑性能可以保证车辆在行驶过程中有着较好的抓地力，而不出现打滑。然而，在雨天路面潮湿的情况下，雨水的存在会导致轮胎-路面附着性的下降，从而增加车辆因轮胎打滑而失控的风险。其次，随着交通量的迅速增长和重载交通状况的不断出现，许多高等级公路逐渐暴露出抗滑性能不足的现象，从而影响到车辆的行驶安全。 考虑到现有沥青路面抗滑性能存在的问题，论文通过激光扫描、CT扫描、有限元模拟以及室内加速加载试验相结合的方式，对抗滑性能表征指标之间的相关性、流体作用下轮胎-路面的接触情况以及沥青混合料抗滑性能的衰减特性等方面展开了相应研究。首先，通过三维纹理数据采集获取了三种不同类型混合料(AC-13、SMA-13和OGFC-13)的表面纹理数据，分析了纹理参数和抗滑指标之间的相关性，并通过计算不同类型混合料的路表功率谱和分形维数，对路表纹理特征进行了进一步研究。其次，采用CT扫描和激光扫描的方式建立了不同类型混合料的三维路面有限元模型，在ABAQUS软件中通过旋转轴对称模型的方式生成了三维花纹轮胎有限元模型，并且利用欧拉-拉格朗日耦合(CEL)法实现了轮胎-路面滑水过程，获取了不同条件下轮胎-路面的接触情况。最后，借助室内加速加载设备对环氧沥青混合料和SBS改性沥青混合料在高温、常温条件下进行了加载，分析了沥青路面抗滑性能的变化规律，以及研究了环氧沥青在沥青路面长效抗滑性能提升中的可行性。研究所得结论如下： （1）路面抗滑性能指标(BPN、DF60)与纹理参数中的幅值相关指标、整体相关指标的相关性较好，与间距相关指标的相关性较差，其中以整体相关指标中的平均倾角(θ)与抗滑性能指标之间的相关性为最好；采用幅值相关指标、整体相关指标可以很好的表征路面的抗滑性能，而间距相关指标不宜用来表征路面的抗滑性能。 （2）混合料级配越细，其分形维数计算结果越大，三种级配类型混合料的分形维数大小依次为AC-13gt;SMA-13gt;OGFC-13。 （3）增大轮胎的充气压力可以提高轮胎-路面间的接触力，从而提高轮胎的临界滑水速度；而水膜厚度的增加会降低轮胎-路面间的接触力，从而导致轮胎临界滑水速度的降低；相同条件下，OGFC-13有着比AC-13和SMA-13更大的接触力、更高的临界滑水速度和更大的附着系数，这表明OGFC-13路面具有比其它两种路面类型更好的抗滑性能。 （4）环氧沥青混合料在相同的加载条件下有着比改性沥青混合料更低的MTD、MPD、BPN以及θ值衰减速率和衰减率，表面纹理丧失和表面磨耗也较少，因此环氧沥青混合料有着比改性沥青混合料更好的长效抗滑性能。 |
| 作者： | 唐胜刚 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨军;洪锦祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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