高弹性桥面铺装表面冰层破坏形式及破冰效果研究

计算分析了不同桥面铺装层在荷载作用下表面冰层应力应变及应变能密度分布,根据强度理论能能量法确定了桥面冰层破坏形式,提出以破冰率Rbreak作为破冰效果定量评价指标并分析了铺装层模量、厚度和冰层厚度对Rbreak影响,得到的主要结论:采用橡胶颗粒沥青混合料高弹桥面铺装层可实现桥面冰层破坏,且冰层破坏形式为受压破坏;高弹性铺装层厚度达到4cm时具备破冰条件,随橡胶颗粒沥青混合料桥面铺装厚度的增加,破冰率Rbreak呈抛物线增长;铺装层模量在700MPa～900MPa时,破冰率Rbreak达40%以上,随铺装层模量增加破冰率呈线性降低;橡胶颗粒高弹性桥面铺装层仅在结冰初始阶段(厚度≤2mm)可达到的除冰效果,冰层厚度持续增加或温度持续降低破冰效果急剧下降。     

橡胶颗粒对沥青混合料性能的影响

废旧轮胎产生的橡胶材料,对环境具有较大的污染,将其加入沥青混合料中,可改善沥青混合料的性能,铺筑而成的弹性沥青路面,耐久性强,可在一定程度上减少噪声危害。将大粒径的橡胶颗粒加入沥青路面材料中,能抑制路面结冰,降低冬季因路面打滑造成的交通事故概率,研究表明:在温度不低于-14℃、冰层厚度不超过10mm时,破冰效果显著。     

高弹蓄盐沥青混合料破冰效果细观仿真研究

高弹蓄盐沥青混合料是一种同时具备良好去冰融雪特性和路用性能的新型功能性路面材料,由于采用橡胶颗粒替换部分细集料,使冰层与路表橡胶颗粒接触位置处的力学特性发生很大的改变,同时也使得高弹蓄盐沥青路面结构的整体变形性能显著提高,从而实现一定的自应力除冰功能。为了评价高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰效果,明确橡胶颗粒作用的除冰机理,通过建立不同工况下路面结构细观二维平面有限元模型,对橡胶颗粒的破冰特性进行分析,并研究冰层厚度、温度、橡胶颗粒粒径及高弹蓄盐沥青层模量等参数对高弹蓄盐类沥青路面破冰效果的影响。仿真结果显示:橡胶颗粒在一定温度和一定冰层厚度条件下具备良好的自应力除冰效果,当温度低于-10℃或冰层厚度大于8 mm,橡胶颗粒将失去其自应力除冰能力。在保证高弹蓄盐沥青路面路用性能的前提下,适当增加橡胶颗粒的掺量或者选用较大粒径的橡胶颗粒,可以显著提高高弹蓄盐沥青路面的自应力除冰能力。     

不同因素对路表冰层冻粘强度的影响分析

针对目前国内道路冬季积雪结冰只能封闭交通或依靠融雪剂的问题,采用试验的方法,以冰层冻粘强度为评价指标,结合不同载体、同一载体不同冻结时间和冰层厚度几个不同因素,分析了其对冰层冻粘强度的影响。结果表明:在同一冰层厚度、相同冻结时间及相同冻结温度的条件下,以亲水性好的水泥混凝土作粘结面的冰层冻粘强度要较以憎水性好的橡胶混凝土作粘结面的冰层冻粘强度大。而在相同载体的条件下,冰层的冻结时间与厚度对冻粘强度几乎没有影响。从而可以判断采用憎水性的路面材料具有减粘、防粘的作用。     

橡胶颗粒沥青混合料桥面铺装破冰效果室内试验研究

定义了橡胶颗粒沥青混合料室内破冰效果定量评价方法及指标Rc,并对不同面层厚度、橡胶颗粒掺量及冰层厚度条件下的结冰试件进行了室内破冰试验,定量分析各因素对破冰效果的影响,主要结论:面层厚度每增加1 cm,破冰率增加7%,橡胶颗粒掺量每增加1%,破冰率增加5%,冰层破碎效果随面层厚度及橡胶颗粒掺量增加呈线性增长;室内有效破冰厚度不大于5 mm,冰层持续增加,破冰效果急剧下降。     

刻槽填充弹性铺装路面破冰及抗滑性能评价

为了验证不同填筑高度和不同环境下的刻槽填充弹性铺装路面的破冰性能和抗滑性能,文章开展刻槽填充路面的室内破冰试验和摩擦系数测试.首先通过理论分析,明确了刻槽填充路面的破冰机理.然后通过室内破冰试验,研究填充材料在高于、平齐和低于沥青路面表面的三种填筑高度和不同冰层厚度下的刻槽填充路面破冰性能.最后通过摆式摩擦系数测试,验...     

聚氨酯稳定橡胶颗粒新型路面材料除冰雪机理分析

聚氨酯稳定橡胶颗粒混合料是一种新型路面材料,与普通沥青混合料相比具有高强、高弹、耐久等特点,因而可以作为具有抑制冻结/自应力破冰功能路面材料使用。该材料具有复杂的物理组成,其表面冰层在荷载作用下的应力应变响应与材料的微观结构密切相关。该文结合混合料的除冰试验现象进行仿真分析:基于数字图像处理技术结合有限元软件构建混合料的微观结构模型,模拟不同温度和配比条件下混合料表面冰层在轮载作用下的力学响应。计算结果表明:冰层在荷载作用下产生的局部弯拉变形破坏是路面自应力破冰的主要原因,除冰能力随温度的降低略有下降,同时增加混合料中橡胶颗粒含量对提高路面破冰能力效果显著。室内试验及理论分析证明聚氨酯稳定橡胶颗粒混合料具有良好的路用性能、除冰/抑制冻结性能、耐久性能。     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

SMA路面结冰规律与预警阈值研究

道路结冰威胁行车安全,引发交通事故,造成重大损失。路面结冰对于道路交通安全的影响主要体现在路面摩擦因数的降低上,为准确预测结冰时机,目前主要以摆式仪法测量路面摩擦因数。采用室内试验模拟我国南方地区冬季SMA路面结冰过程,分析路面结冰规律,建立了结冰路面摆值与温度、降水量以及干燥路面摆值之间的回归模型;确定了用于判断路面是否出现结冰现象的相对摩擦因数阈值。结果显示:路面薄冰的摩擦因数约为0.635-0.645;存在一临界温度,当试验温度高于临界温度时,路面摩擦因数随时间呈缓慢上升最后达到稳定;当试验温度低于临界温度时,路面摩擦因数随时间呈缓慢下降最后达到稳定。并且降水量越小,两级变化规律越显著。     

AC＋CRC复合式路面温度应力的有限元分析

基于传热学基本原理,采用有限元软件ABAQUS,建立了温度荷载作用下AC＋CRC复合式路面结构三维有限元模型,探讨了横向裂缝间距、AC层厚度及模量、CRC板厚度及模量、配筋率等路面结构参数对复合式路面结构温度翘曲应力的影响规律。分析结构表明,温度荷载下横向应力接近主应力,应予以重点考虑。路面板宽度、厚度及温度梯度与板内最大主应力关系密切,配筋率、粘结刚度系数对纵向拉应力影响也较大。研究结果可为AC＋CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据。     

特稿

<正>我国大约有3/4的国土属于冬季积雪地区,每年冬季除了降雪,降雨或空气潮湿时,较低的气温也会使水分在路表及一定构造深度内迅速结冰,再经过车辆碾压逐渐密实,形成强度很大的冰层。据统计,路面结冰成为冬季交通事故频发的首要因素,危害道路交通安全,给人民财产及生命安全造成重大隐患。由于路面具有一定的构造深度及较高的表面能,冰层与路     

特稿

<正>我国大约有3/4的国土属于冬季积雪地区,每年冬季除了降雪,降雨或空气潮湿时,较低的气温也会使水分在路表及一定构造深度内迅速结冰,再经过车辆碾压逐渐密实,形成强度很大的冰层。据统计,路面结冰成为冬季交通事故频发的首要因素,危害道路交通安全,给人民财产及生命安全造成重大隐患。由于路面具有一定的构造深度及较高的表面能,冰层与路     

沥青路面除冰雪技术研究进展

<正>0引言中国大约有3/4的国土属于冬季积雪地区,路面结冰成为交通事故频发的首要因素,危害道路交通安全,给人民财产及生命安全造成重大隐患[1]。冬季降雨或空气潮湿时,较低的气温会使水分在路表及一定构造深度内迅速结冰,再经过车辆碾压逐渐密实,形成强度很大的冰层。由于路面具有一定的构造深度及较高的表面能,冰层与路表黏结紧密,难以通过机械或者人工清除。虽然撒布融雪剂     

海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应,运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型,计算在车辆荷载作用下各结构层力学指标的变化规律。结果表明:在设有透水沥青混合料功能层的透水水泥混凝土路面中,功能层对多孔混凝土层层底拉应力折减作用比较小;表层排水型透水水泥混凝土路面中水泥混凝土层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素;基层储排水型透水水泥混凝土路面多孔混凝土基层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素;全透型透水水泥混凝土宜采用低模量高厚度设计,用于低承载道路。采用均匀设计法,通过回归分析得到透     

不同种类抗冻结路面抑制结冰效果对比研究

为了解决我国北方气候寒冷地区路面积雪结冰对公路发展和交通安全运营的影响。通过室内路面破冰模拟试验仪验证橡胶颗粒、盐化物沥青混凝土的抑制结冰能力。在抑制结冰试验中提出的指标摆值平均加权衰减量与摆值平均加权衰减率,可以定量描述抗冻结沥青路面的抑制结冰能力。在一定的温度范围内,物理类与化学类抗冻结沥青路面均具有良好的抑制结冰能力,其中化学类抗冻结沥青路面的抑制结冰能力更优。     

防覆冰改性沥青的制备与性能研究

<正>0引言中国大约有3/4的国土属于冬季积雪地区,路面结冰成为交通事故频发的首要因素,给人民财产及生命安全造成重大隐患[1]。冬季降雨或空气潮湿时,较低的气温会使在路表及一定构造深度内的水分迅速结冰,再经过车辆碾压逐渐密实,形成强度很大的冰层。由于路面具有一定的构造深度及较高的表面能,冰层与路表黏结紧密[2],难以     

典型路面结构冰水混合物附着条件下湿滑性能研究

路面结冰、积水导致行车性能下降极易诱发交通安全问题,而其造成交通事故的主要致因是路面湿滑性能的改变。利用陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室的维萨拉遥感道面状态传感器、温湿度传感器、摆式仪、红外热像仪采集两种典型路面结构AC—16、OGFC—16表面冰水混合物的冰层厚度、水膜厚度、摩擦系数、环境温度、冰层表面温度参数。利用SPSS软件通过方差分析、多元线性回归分析研究典型路面结构冰水混合物附着条件下湿滑性能的影响因素与定量关系。研究表明,AC—16路面冰水混合物附着条件下摩擦系数与冰层厚度呈线性正相关,与冰层表面温度分别呈现线性负相关(低于-3℃)和线性正相关(-3~0℃);OGFC—16路面冰水混合物附着条件下摩擦系数与水膜厚度呈线性负相关,与冰层厚度、冰层表面温度的关系和AC—16路面一致。     

高速公路冰雪智能监测应用研究

路面结冰严重影响道路运营安全，明确路面结冰状态可以有效预防交通事故的发生。基于压电谐振原理设计了一种道路冰雪智能监测设备，在不同工况下对监测设备进行了标定，分析了设备的精确度，验证了设备的长期工作有效性，并将设备于高速公路实际安装应用。研究结果表明：监测设备可以区分干燥、积水、结冰等路表状态，同时可以测量水层、冰层的厚度；监测设备精度高于96%,具有较好的耐久性、稳定性和长效性，可以满足道路结冰监测工作的需求。     

基于连续变温的沥青路面温度场与应力场有限元分析

受冬季昼夜温差影响,陕西农村地区沥青混凝土路面普遍存在严重的路面开裂现象。为明确其机理,减少由路面开裂带来的经济损失,本文采用有限元分析软件ANSYS建立了冬季低温环境下的路面结构模型,在1d连续变温条件下研究了温度场、应力场的变化以及各结构层厚度与细小裂缝对应力场的影响。结果表明:(1)沥青面层有效地减少了基层温度梯度的变化,温度应力峰值出现在面层表面;(2)表面微小裂缝在温度应力作用下易于扩展形成路面裂缝等道路灾害;(3)合理的面层厚度、基层厚度有利于减轻道路灾害。研究结果为陕西农村地区沥青混凝土路面开裂预测与结构设计提供了有力的理论支撑。     

基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。