雨天条件下车辆轮胎与沥青路面间附着特性

轮胎与路面间的附着特性是影响车辆行驶安全性的最重要因素之一.雨天条件下沥青路面容易产生水膜,由于流体动力润滑作用使得轮胎相对于粗糙路面发生了一定距离的滑移,产生滑水现象,在很大程度上影响胎路之间的附着特性.根据雨天情况下沥青路表水膜形成机理及水膜厚度影响因素,在已有水膜厚度预测模型的基础上考虑到车辆的制动稳定性需求,分析了水流在轮胎与粗糙路表之间的流体润滑作用以及轮胎、流体、路面间的相互作用.按照水膜厚度大小将路面状态分为干燥、潮湿、润滑和积水4种情况,并从水膜厚度、路表宏观纹理平均构造深度(mean profile depth,MPD)值、行车速度等影响因素出发研究了路面附着系数的变化规律,为提高路面抗滑性和行车安全性提供指导.

浸水条件下路基当量回弹模量分析

通过有限元模拟软件ABAQUS,模拟了典型路基路面结构水位变化时,FWD荷载下的路面响应,并通过迭代反算和加权计算的方法,得到了路基当量回弹模量.结果表明:水位的抬升对沥青面层层底拉应变和路基顶面压应变影响明显,二者的变化趋势均类似指数增长;在低水位(水位由-6 m抬升至0 m)时,路基顶面压应变变化更明显,其增幅为30.8%,而在水位抬升至路基浸水接近饱和时,面层层底拉应变变化更显著,水位由5 m抬升至6 m时增幅为39.3%;通过迭代反算和模量加权计算确定的路基当量回弹模量与路基湿度具有较强的相关性,回弹模量随着水位的上升,均呈现明显的线性减小趋势.

基于离散元方法的沥青路面温度应力计算方法及裂缝发育规律

为合理表征沥青混合料的细观特性,并深入研究沥青混合料低温开裂过程中温度应力积累和裂缝扩展的细观机理,基于离散元程序PFC2D建立沥青混合料约束试件温度应力(TSRST)模拟试验方法。根据逆向体视学原理和概率论方法,引入沥青混合料三维体积级配与二维数量级配的转化关系,建立二维离散元虚拟试件;结合沥青混合料各组分之间的接触行为特点,赋予不同的接触本构模型,借助室内试验测定集料和沥青砂浆的宏观参数,推导得到不同温度下各相材料间的细观接触参数;通过TSRST模拟试验,分析试件内部温度场变化规律、温度应力曲线、细观接触力的分布特征以及低温开裂的细观机理。研究结果表明:TSRST离散元模拟和室内试验的结果具有较高的吻合度,断裂温度相对误差为3.7%,断裂强度相对误差为4.8%,TSRST模拟试验具有较高的准确性,能够作为试件低温抗裂性评价的可靠方法;试件的破坏可以分为3个阶段:(1)起裂阶段,在转化点温度前,试件内部个别接触点接触失效,对结构整体受力状况影响较小;(2)稳定扩展阶段,温度达到断裂温度前,随着温度的降低,接触力增加,裂缝沿试件薄弱部位发展,微裂缝数量缓慢稳定增长;(3)不稳定扩展阶段,温度达到断裂温度后,短时间内温度应力下降了66%,裂缝总量增加了132条,微裂缝已汇聚成可见的宏观裂缝,并沿着构造相对薄弱的位置快速扩展,导致试件失去整体承载力。