沥青路面表面纹理重构与构造深度预测模型

为了实现通过调整混合料的级配设计来获得期望的路面平均构造深度的目标,采用高精度三维激光扫描技术,采集了AC、SMA、OGFC三种典型级配的沥青混合料试件表面纹理特征信息。通过邻域插值法对采样数据的异常值和离群值进行替换,并通过均值滤波对采样数据进行降噪处理后,三维重构了试样表面;在采用傅里叶变换得到重构表面频域信息的基础上,根据宏观纹理的波长对应的频率设计带通滤波器,从重构表面中分离并提取出了路面宏观纹理。应用蒙特卡罗算法计算了路面的平均构造深度,通过采用筛上质量比-粒径积同时考虑了混合料的粒径和筛孔通过率对平均构造深度的影响。采用多元线性回归、随机森林和人工神经网络的方法,建立筛上质量比-粒径积与平均构造深度的预测模型,研究了混合料级配对沥青路面平均构造深度的影响。研究结果表明：均值滤波在去除噪声信号的同时也比较完整地保留了高程轮廓特征,三维重构的试样表面特征与原始表面特征一致;平均构造深度会受到级配曲线中除最大公称粒径外的其他粒径及筛孔通过率的影响;通过多元线性回归、随机森林和人工神经网络3种模型建立了以各筛孔尺寸的筛上质量比-粒径积为自变量,平均构造深度为因变量的回归模型,得到的...     

沥青路面宏微观纹理对摩擦系数的影响研究

鉴于目前路面表面摩擦力测量方法的不足,为探讨路面宏观、微观纹理与摩擦系数之间的关系,文中采取实验室车辙板,使用便携式三维道路路面分析仪LS-40扫描试件表面三维纹理特征,用BM-Ⅲ型摆式摩擦系数测定仪测量试件表面摩擦系数。通过傅里叶变化将三维纹理分解成宏、微观纹理,再将表征宏、微观纹理的特征指标MPD与摩擦系数BPN拟合,以确定他们之间的相关性。结果表明,宏观、微观纹理与摩擦系数均具有较好的一元负相关性,并且宏微观纹理同时分析时与摩擦系数的二元相关性更强。     

基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能研究综述

沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明：分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。     

基于机器视觉的沥青路面微观形貌检测技术研究

沥青路面的微观形貌是决定该路面抗滑性能的重要影响因素之一,如何对其进行三维重构已经成为交通安全领域的一个研究热点.文中将机器视觉方法引入到沥青路面微观形貌采集技术研究中,设计了一套完整的检测实验平台,并针对该实验平台的特点,提出了三维重构数学模型,从摄像机标定和特征匹配2个方面讨论了其中的关键技术.     

基于构造深度的沥青路面离析评价分析

为了分析构造深度在沥青路面离析评价中的适用性,首先采用铺砂法检测构造深度,同时结合PQI技术检测压实度并反算空隙率,通过研究构造深度与空隙率之间关系,建立采用构造深度评价沥青路面离析的方法。研究结果表明:标定后PQI测定压实度与表干法实测压实度拟合相关系数R2大于0.92,说明PQI具有较好的检测准确性。AC-25沥青路面空隙率与构造深度拟合相关系数达到0.812,说明二者间存在较好的相关关系。根据拟合方程反算,当空隙率控制在3%～6%时,构造深度应控制在0.46～1.44 mm。下面层构造深度与空隙率相关系数为0.487、上面层为0.633,说明AC-20中面层与SMA-13上面层采用构造深度法进行离析评价并不具备较好的适用性。     

基于激光纹理仪的沥青路面表面离析评价方法

通过总结大量工程项目的使用经验,从统计学的角度提出一套评价沥青路面表面离析的方法。首先利用激光纹理仪获得沥青路面表面构造深度的信息,其次依据统计学的方法对该信息进行分析量化,然后通过Matlab软件编程,根据离析分级定量界限绘出离析效果四维图,最后根据离析效果四维图分析评价整个区域内的离析状况及其分布。工程应用实例表明：该方法操作便捷,对路面无损伤,评价的结果与路面实际情况比较吻合,能够为具体工程提供指导依据。     

基于改进光度立体技术的路面三维纹理重构测量

为实现光度立体算法对沥青路面三维纹理的精确测量,更好服务于交通安全,引入多光源修正和低秩分解算法对传统的三光源光度立体技术进行改进.并以手持式路面纹理激光扫描仪测量结果为参照,对比分析改进前后光度立体算法的测量效果.结果 表明,改进算法使用6光源代替3光源,依据成像系统自带的低秩特性,求解理论合成亮度矩阵,可以较好地消...     

基于三维激光的车辙表面纹理特征研究

路面的车辙损坏严重影响行车安全,时常引发交通事故,造成重大经济损失。该文为了探究车辙表面的纹理特征,设计试验模拟车辙的形成过程,采用基于三维激光的深度相机采集车辙和非车辙的点云数据,计算车辙的表面纹理特征参数。选取平均构造深度MPD、功能参数和体积参数。经计算结果分析,有车辙的平均构造深度MPD、突出谷部高度S_vk、谷部的空隙容积V_vv的数值均小于非车辙。利用这3个参数建立SVM的车辙判断预估模型,判断准确率为91.7%。     

国外路表纹理和路面噪声研究综述

介绍了国外路表纹理和噪声的研究。调查表明:1)采用纵向刨磨工法可以有效减小轮胎与路面作用产生的噪声,改善路面的平整度,并延长路面的使用年限;2)露石混凝土路面可以提供足够的抗滑能力并减小行车的轮胎碾压噪声;3)正确选择混合料级配和结合料含量,使集料间的空隙处于最理想的状况,可以使水泥混凝土排水路面表面对噪声的吸收达到最大化,但是其疲劳性能仍需改善;4)广泛调查表明波特兰水泥混凝土路面(PCC)的噪声比密级配热拌沥青混合料(HMA)路面的大3 dB(A)左右;5)橡胶沥青开级配磨耗层(OGFC)和双层排水沥青路面分别在北美和欧洲被广泛应用,瑞典和日本也开展了排水弹性路面的研究,有效减小了沥青路面产生的噪声。中国很有必要进行这方面广泛深入的研究。     

基于一致性校验方法的沥青路面施工质量过程控制

依托国内多条高速公路的建设,运用一致性校验的方法,建立了沥青路面工程质量过程控制数据分析体系,应用正态性检验中的W(Shapiro-Wilk)法,分析了业主和施工单位的质量控制风险概率,实现了沥青路面工程质量过程的动态控制。分析结果表明:应用统计学的手段对各种指标数据进行检验分析,可以优化现行质量控制抽检频率,有效减少虚假数据的产生;同时可以及时发现某段时间和某个施工区域内的质量缺陷,避免因为工期紧任务急带来的大量人为数据误差,为广大管理者和专家对潜在问题的识别和判断提供依据,从而实现沥青路面施工过程控制。     

基于X-CT技术的沥青混合料三维数值化试样重建

为了对沥青混合料内部结构进行三维重构,采用德国Compact-225型工业X-CT扫描混合料试件,实现试件的三维可视化,计算出集料、砂胶、空隙的体积组成。采用自行编写的程序,实现了由三维可视化模型向三维数值化模型的转化。提出了边界空隙率的概念,通过设置一定的边界空隙率,使模型的边界空隙分布符合实际试样的空隙分布。建立了基于实际试样真实内部微细观分布的数值化试样,弥补了传统的数值方法采用统计学原理或采用对试件损伤研磨建立三维细观模型的不足,为数值化测试奠定了重要基础。     

沥青路面使用性能综合评价指标研究

分析了在沥青路面使用性能综合评价中常用的向量指标形式和单一指标形式各自的特点和适应条件,针对规范中计算综合评价指标PQI时,对4大单项指标赋值方法的不足,利用加权最小二乘法,对4大单项指标进行百分赋值,然后直接加权计算PQI。使得路面使用性能综合评价指标PQI的计算更为科学和贴近路面本身实际状况。     

公路隧道沥青路面结构的力学性能研究

应用三维有限元方法,对双轮垂直荷载和由于车辆加减速引起的水平荷载共同作用下沥青层应力响应进行分析,并对不同双轮重、不同沥青层和基层的模量厚度以及各结构层间不同接触状态下沥青层应力曲线响应进行了探讨分析。结果表明,荷载轮底下沥青层内部基本处于受压状态,荷载轮隙中间表面存在较大的拉应力,并在荷载接触面边缘有较大的剪应力。确定出合理的沥青层厚度为14 cm,加强结构层之间的粘结可以有效地控制沥青层底面的裂缝。根据不同的基岩强度设置相应的基层类型和基层厚度以及改善沥青混凝土质量也是公路隧道沥青路面结构设计时应考虑的问题。     

基于POS-LSSVM的沥青路面性能评价方法

基于支持向量机的结构风险最小化与粒子群算法快速全局优化的特点,用粒子群算法优化最小二乘支持向量机的参数,避免了人为选择参数的盲目性,提高了预测模型的训练速度和预测推广能力.选择PCI、RQI、SSI、BPN,4个指标作为评价指标,建立了基于PSO-LSSVM的沥青路面性能评价模型,将该模型用于路面性能评价,获得了令人满意的评价效果.结果表明,支持向量机法可以可靠有效地评价沥青路面性能.     

应用构造深度表征沥青路面的离析

为了研究沥青路面的离析，在生产实践分析的基础上提出离析的本质是沥青混合料颗粒组成、混合料结构和空隙结构存在的变异。其具体表现形式是三者独自或组合出现的状态。之后为了判别离析，提出以表面特性指标——构造深度分析离析的方法，并分析了路面检测构造深度数据的概率分布函数，证明其符合正态分布。最后设计不同级配和变异的同一级配沥青路面的构造深度实验，验证了以构造深度判别沥青路面离析的可行性。     

沥青路面渗水性能测试研究

采用改进的渗水系数测试试验对湖南省在建高速公路沥青路面进行渗水系数测试.根据测试结果结合沥青路面渗水性能的评价方法对沥青路面各面层的渗水性能进行评价分析,得出了沥青路面不同沥青混合料类型的渗水性能差异,提出了沥青混合料不同公称最大粒径的沥青混合料路面检验用的建议指标.最后对路面结构层的透水性能的差异性进行了定性分析,分析表明:沥青路面各面层的渗水性表现出很大的变异性;粗粒式沥青混合料类型更易渗水;粗粒式沥青混合料掺入抗车辙剂其渗水性能会有所降低;渗水系数随着面层厚度的增加而增大;施工质量变异性造成了渗水系数沿路面横向的分布表现为超车道大于行车道.     

基于状态设计法的沥青路面弯沉设计标准

为了建立沥青路面设计新标准,针对沥青路面结构破坏特征,提出了沥青路面破坏状态的判别准则,通过多省区多路段广泛的交通量调查和路表弯沉检测,建立了容许弯沉与累计交通量的幂函数关系,揭示了沥青路面相对弯沉变化规律,据此提出了以设计弯沉为指标的沥青路面设计新标准,建立了沥青路面状态设计法。系统分析了现行沥青路面设计规范所推荐的弯沉综合修正系数计算公式的本质特征,指出了其存在的概念性错误,并给出了相应的改进方法。研究结果表明:状态设计法厘清了设计状态与破坏状态的概念以及二者的相互关系,从原理上统一了设计指标与材料参数的工作状态,对于结构失效界限不明显的沥青路面具有良好的适用性;弯沉综合修正系数是理论弯沉与实测弯沉相对偏差的定量描述,直接用理论弯沉或实测弯沉表示最为客观。     

基于材料非线性的沥青路面结构当量力学分析方法

针对目前沥青路面结构分析中存在的线弹性层状体系假设无法描述材料非线性特性以及结构层模量取值不合理等问题,为了寻找更加符合路面结构非线性服役行为的沥青路面结构分析方法,将材料非线性与层状体系相结合,研究3种典型路面材料模量依赖模型,建立材料模量与结构模量跨越的联系机制,提出了一种基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,并通过足尺环道实测应变结果对方法的可靠性进行了验证。研究结果表明：基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,其计算结果与足尺环道实测结果之间具有良好的相关性,方法可靠、合理,可以作为沥青路面非线性分析的一种计算手段;基于材料非线性原理构建的沥青混合料、半刚性材料和路基土的模量依赖模型,可以用于表征路面结构计算中的材料非线性特性;采用Mises等效应力可作为室内单一应力状态和现场复杂应力状态的联系机制,以协调室内试验模式和现场实际受力状态;当路面结构形式、荷载与环境条件确定时,路面结构的力学响应具有唯一性。所提出的当量计算方法一方面获得了一种确定路面材料回弹模量取值的有效技术途径,另一方面改进了沥青路面结构力学分析的合理性和可靠性,在非线性沥青路面分析理论和计算方法等方面具有一定的学术意义和应用价值。     

基于光纤光栅技术的沥青路面结构应变场分析

在北京某高速公路埋设了光纤光栅传感器以开展应变研究,两组三维传感器组分别被布设于沥青路面的中、下面层以获取各层位内的三维应变信息。通过改变车辆的加载重量和运行速度,分别监测应变响应的变化趋势和规律。试验选用的接地压力范围由0.49~0.97 MPa,而车辆的运行速度包括17、30、44、56、69 km/h等。基于采集数据的计算和分析表明,不同层位的各传感器应变值均随车速降低和轴载增加而显著增加,该规律与力学分析及经验预测的结果一致,这不但验证了将光纤光栅传感器进行路用的可行性,并且提升了传感器现场埋设的流程和工艺。试验结果说明了光纤光栅传感器具有良好的路用性质,将其应用于沥青路面结构的应变场测试是可行的。