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基于分形方法的沥青路面抗滑技术研究

赵战利  
【摘要】:随着近年来我国高速公路的飞速发展,路面行车安全日益引起人们的关注,提高路面抗滑性能,减少交通事故,成为近年来沥青路面研究的一个热点问题。 分形是研究自然界中大量存在的统计自相似特征的新的理论工具,在描述和评价一些具有层次连续性、不规则性或随机性等特征的现象方面表现出很强的功能。沥青路面从原材料选择、级配设计直至成型,在诸多体积和性能形态方面都表现出统计自相似性,传统的经验指标很难准确的描述和评价,因此可以借助于分形理论进行定量分析。本文从提高抗滑性能的三个层次—原材料、配合比和施工入手,借助图像处理技术,对粗集料形状、级配特征以及路面构造具有的分形特征进行挖掘,发现不同的分维值对路面抗滑混合料所具有的不同作用,在试验研究和理论分析的基础上提出了矿料级配的分形评价模式、路面构造的分形插值模拟方法和路面抗滑性能的分形评价指标,并探讨了抗滑性能衰减过程中构造分维变化规律以及不同分形特征混合料的强度变化规律等。 抗滑型沥青混合料不但要求竣工后具有良好的构造特征,以提供优良的抗滑能力,并保证这些初始的抗滑性能在使用过程中不致衰减太快,而且还要在抗滑与其它性能之间保持协调,其中级配的走向和稳定性起着很大的作用。本文利用自行研制的沥青路面抗滑模拟机对不同粗集料、不同级配、不同规格的几种典型混合料进行抗滑性能衰减规律研究,在进行各种衰减规律对比分析的基础上提出了抗滑性能衰减的通用数学模型,模型各参数物理意义明确,求取简单。此外,在矿料级配走向特征和稳定性研究的基础上,提出适用于不同环境下的基于分形特征的矿料级配选取方法、矿料级配稳定性的SGC评价方法;从保持各项性能均衡的目的出发,抗滑混合料可采用嵌挤密实结构,并在有约束均匀设计和CBR试验的基础上提出了嵌挤密实型抗滑混合料的设计思路及设计流程图。 文中所得研究结论对沥青路面抗滑技术和混合料技术的研究和应用具有重要借鉴意义。


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