基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑設計方法

《基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑設計方法》是依託北京工業大學，由苗英豪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑設計方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：苗英豪
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

路面抗滑性能與交通安全關係密切，然而目前還沒有可靠的瀝青路面抗滑性能設計方法，實踐中瀝青路面抗滑性能也存在巨大差異。本項目從粗集料顆粒三維形態的多尺度數位化方法入手，結合礦料的組成，構建礦料三維形態特徵的多尺度描述指標體系；以路面表面三維宏微觀紋理特徵為橋樑，通過現場和室內試驗，分別建立礦料三維形態特徵與路面表面三維宏微觀紋理特徵以及路面表面三維宏微觀紋理特徵與抗滑性能之間的關係，進而建立基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑性能預估模型；結合對礦料各個三維形態特徵指標閾值或分布範圍的分析，研究繪製一套礦料三維形態特徵指標體系與瀝青路面抗滑性能關係的圖表，進而確定抗滑設計流程，建立基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑設計方法，並對設計方法進行驗證。依託本項目研究成果，將能實現瀝青路面抗滑性能的定量設計，對瀝青路面抗滑性能以及交通安全狀況的改善具有重要意義。

結題摘要

路面抗滑性能是影響交通安全的重要因素，但目前還沒有可靠的抗滑性能設計方法。本項目擬構建基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑設計方法。 項目獲資助以來，穩步推進，按計畫完成了相應的研究工作。依託項目負責人主持建設的“路面表面及集料顆粒3D圖像採集系統和分析平台”，實現了集料顆粒微米到厘米級不同尺度三維數據的採集，為粗集料顆粒形狀、稜角性、紋理等不同尺度下的三維特徵分析奠定了基礎。同時提出了礦料逐級單側掃描的方法，有效改進了礦料混合料三維形態測試的效率。 在集料顆粒多尺度三維測試成果的基礎上，利用幾何方法、球面諧波變換等方法實現了集料顆粒形狀、稜角性等特徵的定量分析，構建了相應的分析指標。通過路表三維紋理特徵評價指標的推廣，實現了集料顆粒三維紋理特徵的定量評價。在礦料混合料逐級單側三維掃描數據的基礎上，構建了面積增量分形維數指標，用於定量描述礦料的形態特徵。同時對灰度共生矩陣（GLCM）進行了改進，使得改進GLCM的特徵指標可以用於評價礦料混合料三維形態特徵。 引入圖像處理領域中紋理分析方法，基於灰度共生矩陣（GLCM）、灰度差異矩陣（GTDM）、局部二值化模式（LBP），構建了新的路面表面紋理特徵分析指標，探討了這些指標在抗滑性能分析中的可行性，改進了紋理與抗滑性能間的關係模型。 廣泛收集了多種來源的礦料，開展了礦料三維形態特徵的測試與分析。選擇常用瀝青路面表面層混合料類型，利用手推式振動壓路機，開展了室內大尺寸（長660mm×寬660mm×厚40mm）瀝青混合料板的製作。試驗消耗礦料10餘噸，製作不同礦料、不同級配的大尺寸板20餘塊。在大尺寸板試件的基礎上，開展了路表紋理試驗、抗滑性能試驗，結合礦料三維形態特徵的分析成果，分析了礦料三維形態特徵與路表紋理以及抗滑性能間的關係，構建了基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑性能預估模型。結合我國瀝青混合料設計流程，提出了基於礦料三維形態特徵的瀝青路面抗滑性能最佳化設計方法，可供瀝青路面抗滑性能最佳化參考。