道路检测路面抗化性能指数SRI.ppt

skiddingresistanceindex 第七组 路面抗滑性能指数 路面抗滑性能指标和检测方法 影响路面抗滑性能的主要因素 SRI定义及国内外研究概况 SRI的研究背景和意义 预测和保护措施 SRI的研究背景 公路是交通运输的载体 车辆在公路上行驶必然受到公路条件的制约 所以有必要研宄和分析公路因素对交通安全的影响 目前 我国在分析公路交通事故时 由于公路环境不良所造成的公路交通事故所占比例不到1 而美国与公路环境有关的道路交通事故所占比例为31 75 英国为34 这主要是因为我国在统计交通事故时 公路环境这一重要因素往往被忽视 而前苏联研宄表明 70 的交通事故与公路状况有直接或间接关系 如果能够改善公路路面的各项性能 提高路面的抗滑性能 有利于减少刹车距离 必然将能够明显降低事故的发生几率 现代道路的发展对路面提出了越来越高的要求 不仅仅满足于通行这一基本要求 更要求路面具有安全 经济 舒适的功能和使用品质 而其中最重要的就是路面的安全性能路面抗滑性能是影响交通安全最重要的性能 良好的抗滑性能为高速行驶的车辆在所有时间里提供路面与车轮之间的良好的附着性 提供轮胎与路面之间在安全距离内刹车所需要的摩阻力 减少交通事故隐患 SRI研究意义 道路路面表层的抗滑层如果被破坏 那么对路面抗滑性能以及道路车辆行驶的安全有着非常大的影响 因此 从行车安全这样一个角度去进行考虑 对于道路的路面进行抗滑性能的研究和分析 并且采取实行有效的防滑技术 措施并且定期的对路面抗滑性能进行检测 有着非常重要的安全意义 SRI 路面抗滑性能指数 定义 道路的抗滑性是指在特定的天气条件下 路面防止车辆产生滑动能力的强弱 简单的说 就是指路面和车辆轮胎在滑动产生的时候 摩擦力的大小 Skidresistanceofroadsurfacereferstothefrictionproducedbyslidingalongthesurfacewhenthetireisbraked Thefrictionbetweenthetireandthegroundisthesourceofthedrivingforceofthecar Thefrictioncoefficientbetweenthetireandthegroundisanimportantindextomeasuretheskidresistanceoftheroadsurface Theskidresistanceindexofpavementistheformofevaluatingtheskidresistanceofpavement 国外研究概况 国内研究情况 静态影响因素 动态影响因素 影响因素 轮胎特性 路面构造特性 路面磨损状况 路面温度 路面状况 车速 条形花纹 越野花纹 横向花纹 混合花纹 轮胎特性 主要是轮胎的表面特性 包括轮胎花纹和轮胎的磨损程度 轮胎磨损程度的影响 路面构造特性 国际道路协会将构造深度分为4类 但在实际工程应用中通常分为细构造 Micro texture 和粗构造 Macro texture 实际工程应用中通常分为细构造和粗构造 细构造由集料表面的粗糙程度 石料磨光值PVS表征 为轮胎面提供附着力 保证路面抗滑能力 粗构造由路外表露集料间形成的构造 构造深度表征 有利于路表水从快速滚动的胎面下排出提供通路 保证在积水路面上车辆行驶的安全性 路面磨损状况 当道路铺筑完成初期 由于沥青像薄膜一样裹附在表层骨料表面 短期内混淆了摩擦系数的真实值 随着车辆对路面的逐渐磨耗 摩擦系数渐渐达到最高值 在约1 2年时间内 其值逐渐降低 正常降幅约15 25 最终长期稳定在某一个值 车速 动态影响因子 各国路面抗滑评价性能指标对比 美国美国各州的路面摩擦系数评价指标不尽相同 TRB推荐以ASTME 274实验方法在65km h下测定制动力系数SDN 以及摆式摩擦系数仪 PFT摩阻测试仪等其他实验仪器测定的评价指标 德国德国路面摩擦系数测量主要有两种仪器一起并用 斯图加特摩阻力测定仪 Stuttgarterrcibungsmesser 缩写为SRM 和横向力系数测试车 SCRIM 前者测定的是制动力系数 BFC 而后者测定的是横向力系数 SFC 中国我国现行的 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 中第7 1 2条规定了表面层抗滑性能以横向力系数SFC60和构造深度TD mm 为主要指标 高速公路和一级公路 对比分析 根据收集的各国路面摩擦系数评价指标进行对比分析 见表 多数国家以横向力系数 SFC 和摆式摩擦仪测值 BPN 制动力系数 BFC 为主要评价指标 测定速度在40 80km h之间 多以60km h为标准测定速度 SFC 横向力系数 Side wayForceCoefficient 标定参数 采用35 0 模型参数 采用28 6 模型参数 采用 0 105 我国现行的 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 中第7 1 2条规定了表面层抗滑性能以横向力系数SFC和构造深度TD mm 为主要指标 计算公式 检测方法 制动距离法 测试指标 制动距离SDN原理 以一定速度在潮湿路面上行驶的4轮小客车或轻货车 当4个车轮被制动时 测试出车辆减速滑移到停止的距离 这个数值就是制动距离SDN 特点及适用范围 测试速度快 必须中断交通 制动距离法计算公式 V 刹车开始作用时车辆的速度 km h 滑移到停车的距离 m 制动距离 摆式仪法 测试指标 磨阻摆值 以BPN为单位 原理 摆式仪的摆锤底面装橡胶滑块 当摆锤从一定高度自由下摆时 滑块面同试验表面接触 由于两者间的摩擦而损耗部分能量 使摆锤只能回摆到一定高度 表面摩擦阻力越大 回摆高度越小 即摆值越大 摆式仪特点及构造 摆式仪测定路面在潮湿状态下的抗滑摆值 摆式仪属于轻便型测量仪器 它具有结构简单 易于操作 数据稳定的优点 但它毕竟是一种比照实验法 其实验条件与路面实际行车条件没有直接关系 故有一定的局限性 构造 特点及适用范围 定点测量 原理简单 不仅可以用于室内 而且可用于野外测试沥青路面及水泥混凝土路面的抗滑性能 测量步骤 仪器调平将仪器置于路面测点上 并使摆动方向与行车方向一致 转动底板上的调平螺栓 使水准泡居中 调零放松上下两个紧固把手 转动升降把手使摆升高 并能自由摆动 然后旋紧紧固把手 将摆处于水平释放位置 并把指针抬至与摆杆平行处 按下释放开关 当摆达到最高位置下落时 用左手将摆杆接住 重复此项操作直到调整到指针指零 测试步骤 手工 电动铺砂法 测试指标 构造深度 TDmm 原理 将已知体积 25cm 的砂摊铺在所要测试的路表的测点上 量取摊平覆盖的面积 砂的体积与所覆盖平均面积的比值 即为构造深度 特点及适用范围 定点测量 原理简单 便于携带 结果直观 适用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度 用以评定路面表面的宏观粗糙度 排水性能及抗滑性能 计算公式 TD 路面表面的构造深度 mm V 砂的体积 25cm d 摊开砂的平均直径 mm 构造深度 激光构造深度仪法 测试指标 构造深度 TDmm 原理 中子源发射的许多束光线 照射到路表间的不同深度处 用多个二极管接收返回的光束 利用二极管被点亮的时间差算出所测路面的构造深度 特点及适用范围 测试速度快适用于测定沥青路面干燥表面的构造深度 用以评价路面抗滑及排水能力 但不适合用于多坑槽 显著不平整或裂缝过多的路段 横向力系数测定车法 测试指标 横向力系数SFC原理 测试车安装有两只标准试验轮胎 它们对车辆行驶方向偏转一定的角度 汽车以一定速度在潮湿路面上行驶时 试验轮胎受到侧向磨阻作用 此磨阻力除以试验轮上的载重 即为横向力系数 特点及适用范围 测试速度快 用于标准的磨阻系数测试车测定沥青或水泥混凝土路面的横向力系数 结果作为竣工验收或使用期评定路面抗滑能力的依据 检测车参数 关于路面横向力系数SFC的测定 规定采用摩擦系数测定车 通常为SCRIM型 测定 其主要由车辆底盘 测量机构 供水系统 荷载传感器 仪表及操作记录系统 标定装置等组成 如图 详细测量原理 横向力系数是假定标准测试轮胎与以一定速度行驶的汽车前进方向成一定偏角 与潮湿路面的接触使其产生同测试轮平面相垂直的侧向摩阻力 此力与测试轮承受的恒定竖向荷载的比值即为横向力系数SFC值 式中 作用在测试轮胎上的侧向摩阻力 N W 作用在轮胎上的垂直荷载 N 侧向摩阻力可由力传感器获得 竖向荷载已知 横向力系数值可由此得到 与路面摩擦系数值成正相关 确定性模型 经验法 力学经验法和经验回归法等 半马尔科夫模型 马尔科夫模型和残存曲线模型等 概率性模型 路面摩擦系数预测 在铺筑沥青路面的面层或防滑层时 首先应该选择良好的沥青和适宜的沥青标号与控制好沥青用量 其次是注意采用坚硬耐磨 有棱角的矿料 选用适宜的矿料级配 并控制细料的用量 为防止沥青混凝上路面的滑溜 施工时 可在路表再压入一定数量的预拌石屑 以提高其表面粗糙度 具体作法是在摊铺机摊平和预压过的表面上 撒布热拌的石解 在要求的温度 90 100 下用中型压路机进行碾压 使石屑嵌入表面 旧沥青路面如果不能达到防滑标准时 也可采用铺筑防滑面层的措施 保护措施 1 2 3 砂井堆载预压法 人为增加上层固结排水通道 缩短排水距离 从而加速土体固结 并加速强度增长 砂井法通常辅以堆载预压 加筋法 它是指在土层中理设强度较大的土工聚合物 拉筋 受力杆件等以提高地基承裁力 减小沉降或增强建筑物整体稳定性 还有一些软弱地基土的处理方法 比如化学加固法 桩基法 沉井法 侧向约束法 反压护道法 冷热处理法 胶结法等 具体方法 THANKS 文献参考 1 张焱发 黄志才动静态因素下路面摩擦系数试验研究 中外公路 2013 10 2 刘清泉 路面防滑机理与应用研究 D 东南大学 2000 3 胡亚男 沥青路面纵向抗滑性能检测与评价技术研宄 D 郑州大学 2009 4 邵春梅 路面摩擦系数检测方法及纵 横向摩擦系数关联性研究 D 长安大学 2011 5 陈国明 谭忆秋 王哲人等 集料表面纹理测量的试验设计 J 中国公路学报 2006 19 2 36 41 6 JoaoVictorStaubdeMelo EQUIPAMENTOSDEMEDI AODOCOEFICIENTEDEATRITOPNEU PAVIMENTO 2009 7 王书云 张金喜 金珊珊等 沥青混凝土路面抗滑性能现场测试研究 中外公路 2011年 8 王利利 路面抗滑性能变化特性研究 D 北京工业大学 2008年 9 董祥 张士萍 丁小晴 沈正 沥青混凝土路面的纹理构造与抗滑性检测方法 J 公路 2011年11期 10 肖鹏飞 韩森 环境因素对水泥混凝土路面抗滑性能影响的试验研究 J 公路 2012年 11 朱洪洲 廖亦源 沥青路面抗滑性能研究现状 J 公路