道路表面水膜厚度理论计算模型分析

汽车在雨天行驶时,摩擦系数的降低与路表水膜厚度有关,水膜厚度越厚,抗滑性能降低得越多,甚至发生滑水现象.文章建立了基于坡面径流理论的路表水膜厚度的理论模型,推导出基本微分方程,并与英国的经验公式进行对比,能够反映出各因素对水膜厚度的影响.     

轿车轮胎动力滑水分析

基于弹性流体动力润滑理论,将轮胎、路表水膜和路面作为一个弹性流体动力润滑系统,研究了轮胎的动力滑水问题。在轮胎上建立坐标系,则轮胎是静止的而水膜是运动的,推导了控制动力滑水的Reynolds方程、水膜厚度方程和变形方程,采用复合直接迭代求解方法,并编制了计算程序,分析了轿车轮胎在沥青路面上行驶的动力滑水。分析结果表明:随着行驶速度的增大,能够引起动力滑水的路表水膜厚度不断减小,当行驶速度为120km.h-1时,路表水膜厚度为2mm就会发生动力滑水。     

沥青膜厚度对混合料水稳定性的影响

影响沥青混合料水稳定性的因素有很多,主要研究沥青膜厚度与水稳定性之间的关系。通过旋转压实仪成型5种沥青膜厚度的圆柱体试件,采用改进Lottman试验评价不同沥青膜厚度的沥青混合料水稳定性。试验结果表明:沥青膜厚度与改进Lottman试验结果相关性好,基于水稳定性优化设计的最佳沥青膜厚度为9～11μm。     

部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式，通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响较大。     

临界滑水速度的计算研究

利用动量定理,分别计算楔角较小(楔角小于0.4°)和楔角较大两种情况下滑水速度值.以小轿车、中型汽军和载重车为例分析车轮内压、水膜厚度与滑水速度的关系.结果表明:不论楔角较小或者较大,滑水速度与车轮内压成正比;楔角较大且车轮内压一定时,滑水速度与水膜厚度成反比.通过NASA滑水速度方程,对理论计算的滑水速度值进行验证,...     

采用实测数据实时修正的机场跑道水膜厚度面域分布预估方法

为精准预估不同跑道状况与降雨条件下跑道水膜厚度的面域分布,基于二维浅水方程建立了水膜厚度面域分布数值模型,开发了基于格心型有限体积法和HLL(Harten, Lax and van Leer)格式近似Riemann解的数值求解算法;在此基础上,引入水膜厚度的实测数据,通过构造伴随方程,采用梯度下降法获取了实际降雨条件下的最优曼宁系数,从而动态修正了二维浅水方程的计算结果,精准预估了跑道水膜厚度面域分布;采用北京首都国际机场安全预警平台的水膜厚度实测数据和车载式LiDAR系统获取的路面高程数据,计算分析了曼宁系数更新间隔和高程空间采样间隔对模型求解效率和精度的影响,并采用实测数据验证了算法的准确性。研究结果表明：为满足水膜厚度实时监测需求,在综合考虑计算耗时与求解精度的条件下,曼宁系数的最优更新间隔为30～300 s,对于表面平整的道面,高程的最优空间采样间隔为0.1～0.5 m,对于存在车辙等病害的道面,高程的最优空间采样间隔为0.10～0.25 m;在真实降雨条件下,水膜厚度计算值与实测值的平均误差为0.13 mm,最大误差为0.76 mm,满足机场对水膜厚度的监测需求。由此可见,建...     

钢桥面环氧沥青铺装层动水压力数值仿真分析

针对行车荷载下铺装层表面动水压力对铺装层的影响,研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装水损害现象,量化分析行车荷载下钢桥面环氧沥青铺装层的动水压力。采用有限元软件ABAQUS建立轮胎-钢桥面环氧沥青铺装层模型,获取流体计算域中轮胎的形状及尺寸;基于计算流体力学建立钢桥面正交异性板铺装复合有限元模型,采用FLUENT数值仿真轮胎在有水铺装层表面上行驶时产生的动水压力;分析行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度等因素对动水压力的影响,得到动水压力的最不利工况。     

路面坡度对水膜厚度的影响分析

利用满宁公式,推导出水膜厚度的计算公式。通过水膜厚度公式,分别求出水膜厚度关于横坡和纵坡的偏导函数。根据所得偏导函数进行分析,得出结论:关于横坡坡度的偏导函数小于0恒成立,即水膜厚度随着横坡坡度的增大而减小;关于纵坡坡度的偏导函数大于0恒成立,即水膜厚度随着纵坡坡度的增大而增大;横坡与纵坡坡度的偏导函数绝对值之间的比值大于2槡2,即横坡坡度对水膜厚度的影响要大于纵坡坡度。     

沥青混凝土路面结构厚度设计参数

介绍了沥青混凝土路面结构厚度的设计参数,包括计算路表弯沉值、计算结构层底拉应力和结构层材料的弯拉极限强度。     

道路表面水膜厚度预测模型

针对道路表面的坡面水流受降雨和坡面粗糙程度的影响，是一个高度非线性空间分布的过程，一般模型很难精确描述。建立了基于人工神经网络的道路表面水膜厚度预测模型，以降雨强度、坡度、坡长和坡面的粗糙程度为输入层，水膜厚度为输出层，隐含层为6个神经元，通过试验数据的训练，确定了网络的权重和阈值。应用结果表明该模型预测的水膜厚度与测量值的相关系数为0．98，误差平方和为3．08，这说明该模型用于道路表面水膜厚度预估是可行的。     

高模量沥青面层合理厚度的正交有限元研究

本文采用正交有限元的方法,分析了沥青面层和基层的厚度变化对考察指标的影响,从而得出了高模量沥青混凝土路面的合理结构,对相关的沥青路面设计提供了一个新的分析方法。     

考虑碎石基层横观各向同性的沥青路面结构设计

为了分析碎石材料横观各向同性特性对沥青路面结构设计的影响,评价其使用特性,运用状态空间理论,基于横观各向同性层状弹性体系理论解,使用路面结构分析程序ANISOLAY-ER,对基于土基和碎石类材料横观各向同性特性的路面结构设计进行了分析,给出了5种典型沥青路面结构三层体系设计诺谟图,并对一碎石基层沥青路面结构厚度进行了程序化设计。结果表明:在考虑沥青路面关键性设计指标的情况下,对于碎石基层沥青路面结构,沥青层底部拉应变和路表弯沉都普遍比容许值小50%左右,其控制设计指标主要为路基顶部的压应变,车辙为其主要破坏模式。     

沥青封层对水泥路面振动性能的影响

考虑在水泥路面上增设几种不同厚度的乳化沥青上封层,采用有限元分析软件ANSYS计算分析沥青上封层对受动荷载作用的水泥路面振动性能的影响。计算结果表明:在水泥路面上加铺薄层沥青上封层可以有效降低车辆行驶对水泥路面的感应刚度,从而对抑制振动冲击荷载作用效应在路表的扩散有明显效果;总体上看,薄层沥青上封层对改善水泥路面在振动冲击荷载作用下的变形及受力有一定作用,但不明显;随着封层厚度的增加,面层底部正应力和剪应力值都有所降低,厚度变化初期降幅小,后期降幅增大。     

透水性沥青路面降低路表温度的研究与分析

通过对透水性沥青路面降低路表温度的研究,为透水性沥青路面的结构设计提供指导和借鉴。在对透水性沥青路面降温分析的基础上,建立透水性路面厚度与蒸发强度的计算式,并通过对透水性沥青混合料试件的蒸发试验,验证在相同孔隙率下透水性沥青混合料试件的厚度与试件表面温度之间具有相关联系。     

刚性基层沥青路面轴数系数研究

无论新建还是改建沥青路面,轴载换算均是结构设计的重要内容。轴载换算的精确性将严重影响结构设计的准确性,甚至影响道路结构的使用寿命,而轴数系数是轴载换算公式中反映不同轴数之间换算关系的关键参数,有必要进行深入研究。本文针对刚性基层沥青面层路面结构,应用弹性层状体系理论计算程序,分别以沥青层设计弯沉值、水泥混凝土刚性基层层底拉应力为换算指标,变换层厚、模量等不同的路面结构层参数及车轮荷载作用的轴距,来计算刚性基层沥青路面结构轴载换算公式中的轴数系数。通过计算结果的回归分析,与AASHTO及我国设计方法关于轴数系数的计算公式进行对比分析,提出了建议的轴数系数计算公式。     

高速公路沥青路面设计若干问题综述

目前沥青路面使用一定年限后普遍出现一些问题 ,解决的途径只有从结构、材料、工艺 3方面考虑 .笔者在调查大量相关资料的基础上 ,通过分析国内外已有高速公路沥青路面的组成及使用状况 ,对高速公路沥青路面的面层、基层和底基层材料选择和合适厚度进行了分析研究 ,为我国高速公路沥青路面设计提供一些建议 .     

高速公路沥青路面渗水性能

通过对三条在建高速公路沥青路面渗水系数的测试，分析得出沥青路面渗水性能与沥青混合料的类型、路面现场空隙率、结构层厚度及路面表面构造深度有关。测试结果统计分析表明相同空隙率下，粗级配的混合料更易渗水；相同级配下，路面现场空隙率越大，表面构造深度越大，路面越易渗水；路面渗水系数随路面厚度的增加而减少；建议沥青路面渗水系数应作为高速公路施工中一项质量控制指标，并初步提出控制标准的建议值。     

RAP中有效沥青膜厚度测定

在分析旧沥青混合料(RAP)中旧沥青存在状态的基础上提出了RAP有效沥青膜厚度的概念;通过再生混合料构成分析进行有效沥青公式推导,计算RAP中有效沥青含量;采用比表面积系数法计算RAP中有效沥青膜的厚度;通过分散活化处理RAP沥青表面,进一步提高RAP有效沥青膜厚度。研究发现:RAP混合料表面总沥青膜厚度为4.889μm,再生混合料、E再生混合料、F-E再生混合料中RAP有效沥青膜厚度分别为2.912,2.785,4.604μm,说明外加剂F-E对RAP混合料颗粒表面具有活化作用,提高了RAP表层有效沥青膜厚度。     

土基压应变敏感性分析

路表弯沉并不能完全反映土基顶面压应变,在路面结构设计中必需要重视土基顶面压应变的状态。鉴于此,采用典型路面结构,分析各结构层参数的变化对土基顶面压应变和土基内部压应变的影响,以为沥青路面结构设计提供参考。     

多空隙排水性沥青路面在大坡度桥面上的应用

为了有效降低路表积水引起的一系列问题,分别提出了多空隙排水性沥青路面在大坡道桥面上的结构层设计和排水沟设计,同时通过对不同原材料分析、测试以及混合料配合比设计,为相关设计提供了可靠依据.通车跟踪观测表明,路面排水效果良好,符合透水沥青路面技术规范要求.