基于胎-路相互作用的瀝青道路表面紋理損傷研究.pdf

1、抗滑性能是瀝青路面設(shè)計中需要考慮的重要因素，而合理的瀝青道路表面紋理特征是形成路面抗滑性能的主要方面。在通車之后，由于車輛輪胎荷載的摩擦磨損作用，瀝青道路表面紋理特征逐漸磨損，導(dǎo)致路面抗滑性能發(fā)生衰減?，F(xiàn)有研究和規(guī)范中，采用摩擦系數(shù)來評價路面抗滑能力的好壞，但該指標只能從宏觀層面上表現(xiàn)路面抗滑性能的變化，未能揭示路面抗滑能力下降的細觀機理。鑒于此，本文以瀝青道路表面紋理為研究對象，考慮車輛輪載的壓剪組合作用，采用數(shù)值模擬和試驗的方法從細

2、觀層面上探討輪胎荷載對瀝青道路表面紋理的磨損機理。
　　瀝青道路表面紋理的復(fù)雜性，會增加有限元分析模型建立的難度，導(dǎo)致難以實現(xiàn)數(shù)值計算和分析，因此本文首先對瀝青道路表面紋理特征進行了研究。通過數(shù)字圖像處理技術(shù)和基于單幅圖像的三維重構(gòu)技術(shù)得到瀝青道路表面紋理的高度數(shù)據(jù)，并根據(jù)自相似理論，對瀝青道路表面紋理的自相似性進行了研究，結(jié)果表明瀝青道路表面紋理具有自相似特征。在此基礎(chǔ)上，對比討論了表征瀝青道路表面紋理特征的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)和分形參數(shù)

3、的優(yōu)缺點，并采用分形維數(shù)來表征瀝青道路表面紋理特征，用分形維數(shù)的變化來反映瀝青道路表面紋理隨著車輛輪載作用次數(shù)的磨損規(guī)律。
　　其次，基于瀝青道路表面紋理的自相似特性，選取局部微小區(qū)域建立了瀝青路面粗糙表面的三維力學(xué)分析模型，采用車輛輪胎與路面的接觸力學(xué)分析方法，運用ABAQUS有限元分析軟件，對車輛輪胎與瀝青粗糙表面之間的接觸應(yīng)力進行了數(shù)值計算，研究了不同輪胎荷載幅值、不同車輛運行工況下AC-13和SMA-13兩種瀝青路面表面的

4、應(yīng)力分布情況以及車輛輪胎荷載作用次數(shù)對瀝青道路表面紋理上應(yīng)力分布的影響。并以最大剪應(yīng)力理論作為瀝青道路表面紋理損傷磨耗的判據(jù)，計算相應(yīng)的磨耗后的路表分形維數(shù)，得到不同條件下瀝青道路表面紋理的磨損規(guī)律。
　　最后，采用室內(nèi)試驗和實際瀝青路面磨損調(diào)查的方法，分析了車輛輪胎荷載作用次數(shù)對于瀝青道路表面紋理磨損的影響。將試驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)不同輪胎荷載作用次數(shù)下瀝青道路表面紋理的磨損變化趨勢具有較好的一致性，瀝青道路表