横向力系数测试系统Mu-Meter MK6应用研究的探讨
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目录一、概述 (1)二、路面检测与评定 (1)1.所用仪器设备 (1)2.路面质量检测评定依据 (1)3.公路技术状况评定方法 (2)三、技术状况检测数据 (15)四、结论 (15)1.平整度情况 (15)2抗滑情况 (15)3路面破损情况 (15)4路基破损情况 (15)5桥涵构造物破损情况 (16)6沿线设施破损情况 (16)7全线技术状况明细表(见附表) (16)附表1 (17)上行公路技术状况评定明细表 (155)附表2 (22)下行公路技术状况评定明细表 (155)附表3 (27)上行MQI分布图 (27)附表4 (28)上行PQI分布图 (28)附表5 (29)下行MQI分布图 (29)附表6 (30)下行PQI分布图 (30)一、概述绥满公路哈牡段全长172.28公里通车至今,该路段已出现了较多的病害,受黑龙江省收费公路管理局委托黑龙江省工程质量道桥检测中心于2008年10月对该路段状况进行了路况调查及相关检测,针对病害形式,结合检测结果,制定本检测报告,供管养单位参考。
二、路面检测与评定1.所用仪器设备路面平整度检测:Dynatest5051型道路综合检测车,产地丹麦路面车辙检测:Dynatest5051型道路综合检测车,产地丹麦路面抗滑性能检测:MU-METERMK6型摩擦系数测试车,产地英国路面破损调查:人工方法2.路面质量检测评定依据《公路技术状况评定标准》JTG H20—2007《路基路面现场检测规程》JTG E60—2008《公路工程技术标准》JTG B01—2003《公路桥梁养护规范》JTG H11—20043.公路技术状况评定方法3.1公路技术状况标准3.1.1公路技术状况用公路技术状况指数MQI(Maintenance Quality Indicator)和相应分项指标表示,MQI和相应分项指标的值域为0~100。
3.1.2 公路技术状况分为优、良、中、次、差五个等级。
横向力系数检测方法
嘿,咱今天就来说说这横向力系数检测方法!你说这横向力系数像不像咱生活里的那些小细节呀,别看它不起眼,可重要着呢!
想象一下,你在路上开车,这路面的状况可直接影响着你的驾驶感受和安全呢。
那横向力系数就是来衡量这个的。
检测它呀,就像是给路面做一次全面的“体检”。
咱先说说检测前得准备些啥。
那工具得准备齐全了呀,就跟咱出门得带好钥匙手机一样。
然后找个合适的路段,这就好比找个好地方吃饭,得环境合适不是。
开始检测的时候,就好像是一场小小的冒险。
仪器就像个小侦探,在路面上一点点探索。
你看它这儿测测,那儿量量,把路面的秘密都给找出来。
有时候我就想,这仪器是不是也有自己的小脾气呀,哈哈。
检测的时候可得认真仔细了,不能马虎。
就像咱做事情,得用心才能做好。
要是马马虎虎的,那得出的结果能靠谱吗?那可不行!
而且啊,不同的路面情况,检测的方法可能还不太一样呢。
这就跟咱人一样,面对不同的情况得有不同的应对办法。
不能一招鲜吃遍天呀。
检测完了,那数据可得好好分析。
这数据就像是一个个小线索,得把它们串起来,才能看出个所以然来。
这时候就考验咱的分析能力啦,就跟咱解谜题似的。
你说这横向力系数检测是不是挺有意思的?它能让我们更好地了解路面的状况,为我们的出行安全保驾护航。
咱可不能小瞧了它呀!所以呀,一定要重视这横向力系数检测,把它做好做精。
让我们的道路更加安全可靠,让大家都能开开心心出门,平平安安回家。
这多好呀,对吧?。
试验室名称:中咨公路养护检测技术有限公司报告编号:试验室名称:中咨公路养护检测技术有限公司报告编号:报告说明一、项目概况受XXXXXXXXXXXXXXX委托,中咨公路养护检测技术有限公司于X年X月X日对XXXXXXXXXXXX路面KXXXX-KXXXXX段的摩擦系数进行检测。
二、检测依据、检测方法及设备1.检测依据(1)《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008);(2)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004);2.检测方法采用双轮式横向力系数测试系统测定路面摩擦系数试验方法。
根据委托单位要求,使用横向力系数测试车对受检路段路面进行连续检测,测试方法完全满足现行《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)及《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004)对XX公路路面抗滑性能的检测要求。
检测速度为标准时速50km/h,连续采样,数据处理时分别以公里为评测区间,具体指标包括:各评测区间的横向力系数SFC平均值、标准差、代表值。
3.检测设备本次检测主要仪器设备见表2-1。
表2-1 主要仪器设备表路面抗滑性能检测设备采用路面横向力系数测试车,对XXXXXXXXXXXX进行连续检测。
此种仪器测定的是路面横向力系数(SFC),不仅能反映车辆在路面上制动时的路面抗力,还可表征车辆在路面上发生侧滑时的路面抗力。
在正式检测前,我们已对其进行了严格的标定和校核,其测试系统主要技术性能指标为:路面摩擦系数种类…………………………………………横向力系数;测试轮夹角……………………………………………………………15°;单轮静态标准荷载………………………………………………1.27kN;测试速度范围………………………………………………40~60km/h;试验室名称:中咨公路养护检测技术有限公司报告编号:标准测试速度……………………………………………………50km/h;横向力系数分辨力…………………………………………0.1(SFC);测试轮规格………………………………………4.00/4.80-8光面轮胎;摩擦测试轮气压…………………………………………70kPa±3.5kPa;距离测试轮气压………………………………………210kPa±13.7kPa。
关于沥青路面抗滑性能的研究中图分类号:u416.217摘要:目前,沥青路面在我国高级公路的应用十分广泛,这种路面具有较高的强度、安全性和稳定性。
沥青路面的抗滑性能是保证行车安全的关键,本文从路面行车舒适、安全的角度考虑,从沥青路面抗滑性能的影响因素、有效的检测技术及抗滑性能的处治方面的进行研究,对于提高路面的抗滑性能具有一定指导作用。
关键词:抗滑性能;影响因素;检测要点;处治1 前言随着公路建设的发展,道路建设工程也越来越多,对其要求也越来越高。
在我国高级公路中,沥青路面的应用十分广泛。
在现代高速行车的条件下,不仅对路面的平整度提出了较高要求,同时对路面的抗滑性能也提出了更高的要求,以保证高速行驶车辆的舒适性和安全性。
路面的抗滑性能必将成为评定路面质量重要指标之一,那么影响沥青路面抗滑性能的因素都有那些呢?如何对沥青路面抗滑性能检测和处治呢?本文将对这一问题进行研究。
2 影响沥青路面抗滑性能的因素通过对试验检测数据和国外资料的分析研究发现,对路面抗滑性能有显著影响的因素除车辆本身外,主要有路面表面特性、路面自然状况、行车速度和路面上的污垢四个方面。
2.1 路面表面特性路面表面特性包括路面表面细构造和粗构造两个方面,二者都是由矿料的性质和级配决定的。
细构造是指集料表面粗糙度,车辆在时速30km/h~50km/h以下时,细构造对路表抗滑性起决定作用。
集料随着车辆的反复磨耗逐渐被磨光,路面的抗滑性能随之下降,因此通常采用石料磨光值(psv)来表征集料抗磨光的性能。
粗构造是指路表外露集料间形成的构造,在车辆高速行驶时粗构造对路表抗滑性能起主要作用。
在路面有水时,粗构造使车轮下的路表水迅速排除,可以避免形成减小摩擦系数的水膜,从而起到抗滑的作用。
粗构造由路面构造深度表征。
由上述可知,大交通量公路的表面层矿料宜选用磨光值小的矿物集料,路面集料的级配宜选用粗颗粒含量较多的级配类型。
当粗集料间形成稳定的骨架嵌挤结构时,表面粗糙可以有效地增强路面的抗滑性能。
文章编号:1671-7619(2020)06-0012-05DOI :10.19776/j.gdgljt.2020-06-0012-05温度对SMA -13抗滑表层横向力系数的影响刘烘鑫(广东冠粤路桥有限公司,广州511400)摘要:沥青路面表层抗滑能力的大小对行车安全问题起决定性的作用㊂非人为因素下,抗滑性能不足的路面通常不能在规定时间内使移动的车辆及时制动,往往出现滑移或者制动距离过长,从而造成交通事故㊂结合横向力系数测试车在广东仁博高速公路LM5合同段的应用,通过在不同路段的SMA -13沥青路面全天连续测试,分析温度对横向力系数SFC 值的影响㊂关键词:横向力系数;抗滑性能;沥青路面;SMA -13中图分类号:U416.217㊀㊀㊀文献标志码:B作者简介:刘烘鑫(1993.11-),男,大学本科,路桥工程师,主要从事高速公路路面试验㊁检测㊁施工技术管理等工作,E -mail:774286012@㊂0㊀引言国家经济的腾飞,交通运输业也随之快速发展,一方面应对发展需求,交通量日益增加,另一方面也加快了交通事故发生的频率㊂由于沥青路面行驶舒适性高㊁噪音低㊁污染小等特点,目前新建的公路一般采用沥青路面㊂沥青路面一个十分重要的性能是抗滑性能,这直接关系到路面安全行驶[1]㊂相比传统的AC -13C 型路面,SMA -13型沥青路面由于其具有多碎石㊁多矿粉㊁多沥青㊁内部空隙率小等特点,具有更高的高温抗车辙能力㊁低温抗裂能力㊁抗水侵害能力,同时抗滑性能也更优越,适合作为沥青混凝土路面的抗滑磨耗层[2]㊂路面抗滑性能指标必须满足‘公路沥青路面设计规范“(JTG D50-2006)规定的路面构造深度和横向力系数技术指标[3]㊂施工现场通常由于设备有限,采用手工铺砂方法检测路面构造深度,这种方法虽然操作简单,但是会因为人为因素的问题导致测试结果存在误差,而且对试验砂的粒径和含水率都有规定[4]㊂横向力系数测试车工作时速度稳定在60km /h 左右,而且在检测时必须洒水[5]㊂摩擦学理论认为材料表面接触 微凸体 的存在为其提供了基本的抗滑力[6-7],而沥青路面上这种 微凸体 构造可称为微观构造[8]㊂研究表明,除了路表面自身的特性会影响抗滑力大小,轮胎因素也会对路面摩擦力学性能产生影响,轮胎橡胶材料的抗拉强度㊁回弹性㊁撕裂强度和路面摩擦系数成线性正比关系[9]㊂本文通过分析各种路面抗滑性能检测方法的特点,以广东仁博高速公路SMA -13为对象,分析温度对横向力系数SFC 的影响㊂1㊀路面抗滑性能检测方法路面抗滑性能表征的是刹车系统完备的车辆,能够在规定时间内通过轮胎与路面间的摩擦阻力及时制动的能力㊂我国现行规范[10]采用构造深度㊁横向力系数㊁动态摩擦系数作为评价指标㊂在实际工程中,高速公路或一级公路的横向力系数通常由摩擦系数测定车在速度为60km /h 的条件下测得,并且要求检测时必须洒水㊂摩擦系数可采用摆式摩擦仪测定的摆值来表征,构造深度通常由手工或电动铺砂法测定㊂1.1㊀摆值摆值是通过摆式摩擦仪测得的路面摩擦系数表征值㊂测量时,每200m 测一处,每个点测量5次,由5次测定值的平均值作为该点摆值,再将摆值除以100,得到摩擦系数㊂摩擦系数偏向于表征低速行驶状态下的路面抗滑性能,其值大小受粗集料的含量㊁集料物理性质和表面构造㊁混合料级配的影响[11]㊂1.2㊀构造深度构造深度反映的是单位面积内粗糙路表面㊃21㊃2020年第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀广东公路交通Guangdong Highway Communications㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.46No.6Dec.2020的平均深度或者纹理深度,能够对沥青路面的抗滑性能产生较大的影响㊂具体表现为,当潮湿或者阴雨天气时,路表面的积水可以通过纹理深度及时排出,避免汽车行驶时出现滑水现象㊂施工现场通常由于设备有限,采用手工铺砂法检测路面构造深度,这种方法虽然操作简单,但是会因为人为因素的影响导致测试结果存在误差㊂1.3㊀摩擦系数目前工程上普遍使用的路面摩擦系数测试车主要有两种:一种是以英国产的SCRIM 型测试车为主,测试车由车箱㊁水箱㊁数据处理系统㊁测试轮系统㊁喷水系统和测试轮备胎构成,SCRIM 型测试车测定的是路面横向力系数SFC 值㊂另一种是以美国㊁日本主要使用的CripTester 纵向摩擦系数测试车为主[12]㊂基于横向力系数能更好地反映路面实际抗滑性能的考虑,我国规范采用横向力系数作为抗滑性能表征指标㊂单轮式横向力系数测试系统具有数据准确㊁测试速度快㊁对交通无干扰㊁自动数据采集㊁安全性高等特点,因而SCRIM 型测试车在我国得到了广泛应用㊂本文采用SCRIM 型测试车对仁博高速公路SMA -13抗滑表层的代表性路段进行全天连续测试,所用的SCRIM 测试车如图1所示㊂图1 横向力系数检测车测量时,测试车模拟行驶中的汽车因路面横坡的存在而产生滑移的现象,测试轮在牵引力的作用下与行驶方向成20ʎ夹角接触路表面而产生横向力,喷水系统在测量时能够连续洒水使路面具有一定的水膜厚度,数据采集系统负责数据记录和处理㊂单轮式横向力系数测试系统参数见表1㊂表1㊀单轮式横向力系数测试系统参数类别参数测试轮胎类型光面天然橡胶充气轮胎测试轮胎规格3/20测试轮胎标准胎压/kPa350ʃ20测试轮偏置角/ʎ19.5~21.0测试轮静态垂直标准荷载/N 2000ʃ20拉力传感器非线性误差/(%)<0.05拉力传感器有效量程/N 0~2000距离标定误差/(%)<22㊀SFC 测试温度试验2.1㊀温度对横向力系数的影响英国对SCRIM 系统进行过全年测试,发现温度会对路面横向力系数值造成较大的差异㊂据统计,夏季高温时,月平均SFC 值明显低于其他季节;而冬季低温时,月平均SFC 值则达到了最高值㊂从地域特点来看,英国邻近大西洋,属于典型的海洋性气候,气温年㊁日变化小,各季节降水量较均匀,湿度高㊂和英国相比,我国大部分地区为亚热带季风性气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥有冰冻期,而SCRIM 系统在冬季低温时使用会加快测试元件的损坏,因此不适合在冬季使用㊂我国通过对SCRIM 系统应用后的工程经验总结,发现夏季路面SFC 测试值变化范围较小,因此研究人员认为可以直接排除季节的影响,以夏季路面最不利条件下测得的SFC 值为代表值评价路面抗滑能力,但是需要进行温度修正[13]㊂广东在公路自然区划上属于东南湿热区,该区典型的气候特点是全年热季长㊁温度高㊂据广东省气象局统计,广东省年太阳总辐射量高于4200MJ /m 2,年平均气温高于19ħ,最热的时候(6月~8月)路表温度甚至高于33ħ,光㊁热资源丰富㊂本次为排除其他因素的影响,直接以开放交通前的仁博高速公路K405+000~K408+800段右幅主1㊁主2㊁主3车道为研究对象,采用全天连续测试方式,不同时间段路面横向力系数月平均值见表2㊂㊃31㊃2020年第6期刘烘鑫:温度对SMA -13抗滑表层横向力系数的影响总第171期表2㊀不同时间段路面横向力系数月平均值桩号车道检测时间路表温度/ħ水膜厚度/mm 湿度/(%)SFC 代表值合格率/(%)K405+000~K408+800右幅主16:4220.40.88367.610013:2962.50.86858.110018:3538.50.88062.3100K405+000~K408+800右幅主26:4919.10.88360.610013:4560.80.86856.210018:4437.20.88059.9100K405+000~K408+800右幅主36:3518.50.88361.110013:3754.60.86854.310018:2831.50.88057.0100从表2可以看出,仁博高速公路夏季路面横向力系数值变化幅度不大,整体较稳定,这也验证了以夏季作为测试期是合适的㊂路面直接暴露于外界环境中,且沥青路面对光辐射的吸收能力很强,使得路表温度随日照时间延长而升高㊂在没有开放交通前,路表温度对路面抗滑能力大小起决定性作用㊂夏季的日气温最高能达到35ħ以上,而通常路面的温度比环境温度更高,当路面温度升高到一定程度时,沥青材料的弹性大幅度降低向塑性体转化,劲度模量也随之大幅降低,抗变形能力下降,路面出现软化甚至泛油的现象,这种状态下测试轮更容易滑移,从而导致路面SFC 值偏小㊂相比中午和傍晚,早上路面温度明显低于两者,因此路面横向力系数SFC 值(图2)较高㊂图2㊀不同时间段路面横向力系数2.2㊀横向力系数温度修正我国规范规定采用SCRIM 测试系统对路面横向力系数检测时的标准温度为20ħʃ5ħ,而现场测量时的路表温度明显达不到规范的要求,这就需要基于实际路表温度进行横向力系数修正㊂本次选取仁博高速公路K417+960~K420+920中4段路面为研究对象,分别在不同温度下测得横向力系数,测试结果见表3㊂表3㊀不同温度下的横向力系数温度/ħ横向力系数SFC 值路段1路段2路段3路段42567.665.666.762.93067.065.066.162.13566.064.065.061.04064.262.362.958.95062.960.561.457.66060.157.959.256.0通过分析表3数据,绘制不同温度下的横向力系数变化曲线,如图3所示㊂图3㊀不同温度下横向力系数变化曲线㊃41㊃2020年第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀广东公路交通㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀总第171期建立横向力系数与温度的拟合曲线,见表4㊂表4㊀横向力系数SFC 与温度的线性回归关系路段名称回归方程相关系数R 2路段1y =-0.21x +69.790.95路段2y =-0.22x +67.920.95路段3y =-0.22x +68.920.97路段4y =-0.20x +64.760.99由图3可知,选取的四段公路在不同温度下测得的横向力系数变化幅度较小㊂将表4中各回归方程的斜率取平均值后为0.21,说明温度每上升1ħ,横向力系数衰减0.21个单位左右㊂因此,根据实际路表温度进行横向力系数修正㊂SFC 20ħ=SFC T -(20-T)ˑ0.21(1)式中:T 测试时路表实际温度㊂SFC T T ħ温度条件下路面横向力系数值㊂SFC 20ħ 20ħ温度条件下路面横向力系数值㊂根据式(1)提出横向力系数修正表(表5),并结合规范的横向力系数修正表(表6),绘制温度修正对比图㊂表5㊀横向力系数SFC 温度修正温度/ħ1015202530354045505560修正值-2-1+1+2+3+4+5+6+7+8进行数据处理时,可按表5中相应的温度选用路表横向力系数修正值,将相应温度下的修正值和该温度的路表检测值相加得到SFC 20ħ㊂表6㊀规范规定的横向力系数SFC 温度修正温度/ħ1015202530354045505560修正值-3-1+1+3+4+6+7+8+910根据表5和表6中的修正值绘制横向力系数修正图,如图4~图7所示㊂图4㊀路段一不同温度下修正值对比图5㊀路段二不同温度下修正值对比图6㊀路段三不同温度下修正值对比图7㊀路段四不同温度下修正值对比从图4~图7可知,修正后的路面横向力系数SFC 曲线变化幅度小,说明采用表5进行修正后各温度下的横向力系数SFC 值相近,能很好地排除㊃51㊃2020年第6期刘烘鑫:温度对SMA -13抗滑表层横向力系数的影响总第171期温度的干扰,还原路面横向力系数真实值㊂从图中还可以看出我国规范建议的修正值较路面真实值偏高,这可能和路面环境和测试车因素有关㊂3㊀结语(1)本文分析了常用抗滑性能检测方法的特点,介绍了SCRIM横向力系数测试系统,该系统具有数据准确㊁测试速度快㊁对交通无干扰㊁自动数据采集㊁安全性高等特点,因而在我国得到了广泛应用㊂(2)以广东仁博高速公路上面层SMA-13为研究对象,采用全天连续测试方式,发现温度对路面横向力系数SFC值大小具有显著的影响㊂随着温度的升高,沥青材料的弹性大幅度降低向塑性体转化,劲度模量也随之大幅降低,路面出现软化甚至泛油的现象,从而导致路面横向力系数值变小㊂(3)基于路表检测数据,进行横向力系数温度修正分析,提出SMA路面的温度修正值,并与我国规范中的建议修正值进行了对比,发现规范推荐的温度修正值会导致横向力系数值偏大㊂参考文献:[1]朱洪洲,廖亦源.沥青路面抗滑性能研究现状[J].公路,2018(1):35-46.[2]啜二勇.国外路面自动检测系统发展综述[J].交通运输研究,2009(17):96-99.[3]刘仪培,皇甫皝.路表构造特征的沥青路面抗滑性能评价方法研究[J].黑龙江交通科技,2016,39(3):1-3.[4]刘琬辰,黄晓明.基于图像处理的沥青路面构造深度评价方法的优化研究[J].北方交通,2013(3):9-13. 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[13]和松,钱敬之.路面横向力系数温度影响研究[J].公路交通科技,2005,22(12):32-34.(收稿日期:2020-09-06)Effect of Temperature on SidewayForce Coefficient of SMA-13Anti-sliding SurfaceLIU Hongxin(Guangdong Guanyue Road and Bridge Co.,Ltd.,Guangzhou511400)Abstract:The anti-skid ability of the asphalt pavement surface plays a decisive role in driving safety.Under non-human factors,the moving vehiclescannot brake in time on the pavement with insufficient anti-skid performance,where often slipping or braking distance is too long,thus causing traffic accidents.Being combined with the application of sideway force coefficient test vehicle in LM5contract section of Renbo Expressway in Guangdong Province,in this paper,the influence of temperature on sideway force coefficient SFC value has been analyzed through continuous testing of SMA-13asphalt pavement in different sections throughout the day.Key words:SFC;skid resistance;asphalt pavement;SMA-13㊃61㊃2020年第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀广东公路交通㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀总第171期。
横向力系数测试系统Mu-Meter MK6应用研究的探讨
1、前言
路面抗滑能力是指道路表面抵抗车辆行驶运营中产生滑行现象的一种能力,其物理意义即为路面的摩擦力。
此项指标作为影响道路行车安全的重要因素之一,尤其在雨天影响更为显著。
若公路抗滑能力不足,将在很大程度上增加雨天汽车产生滑移现象的几率,并可能导致车辆追尾、偏离车道、侧撞、对撞等因无法及时刹车而酿成的恶劣后果。
为有效防止或降低此类意外事故的发生,对路面抗滑能力的检测工作就显得格外重要。
道路运营主管部门可以通过定期或不定期对路面抗滑能力检测资料的收集,随时监控抗滑能力的变化情况,为有针对性地提出养护措施提供一定的依据。
2、研究意义
国内现行规程提出的评价路面抗滑性能的方法主要有手工铺砂法、电动铺砂法、激光构造深度仪法、摆式仪法和摩擦系数测试车法。
其中,手工及电动铺砂法、激光构造深度仪法测定的是路面宏观构造深度,用以评价路面排水性能及抗滑性能。
摆式仪法测定的是路面抗滑值,该方法只能反映车速较低时的路面抗滑性能,还因费时、费力、精度低、代表性差而无法满足高等级公路发展的需要。
摩擦系数测试车测定的摩擦系数是一个综合性指标,它可以模拟高速行车状态下的最不利情况,并能连续测定路面摩擦系数,准确评价路面抗滑性能。
国际上通行的路面摩擦系数测试车有两大类:一类以英国的SCRIM为代表,测定横向力系数;另一类以美国、日本等目前使用较为普遍的GripTester纵向摩擦系数测试车为代表。
纵向摩擦系数主要表示车辆在路面上沿行车方向制动时的路面抗力,与制动距离关系最为密切;而横向力系数不但表示车辆在路面上的制动抗力,而且还表征车辆发生侧滑的抗力。
因此,横向力系数更能反映路面的实际抗滑能力。
目前交通部制定的规范中对路面抗滑性能评价指标除构造深度和摆值外,主要以SCRIM型摩擦系数测定车测试结果(SFC)为评价指标。
由于SCRIM型摩擦系数测定车价格非常昂贵(约60~70万美元),推广应用比较困难,国产SCRIM 测试车价格上较低(价值约120万人民币),但是性能不稳定,纵向摩擦系数测定车在实际反映雨天道路行车极易产生侧滑现象上与SCRIM型摩擦系数测定车
测试原理有一定的区别,因此有必要寻求测试原理与SCRIM型测试车相似、测试性能稳定、精度高、价格相对适中的摩擦系数测试设备,以适应我省高速公路交、竣工验收和运营期对横向摩阻力系数快速、连续检测的实际要求。
3、国内外研究现状
路面抗滑能力的检测方法有许多种类,但其基本原理可分为两大类,第一类为量测车辆运行至某特定速度下锁死轮胎(轴)所需制动力,若此制动力愈大表示摩擦力越大,显示轮胎与路面表面越不易产生滑行现象,即表示该路面的抗滑能力越好;第二类为使车辆运行至某特定速度下锁死轮胎(轴),量测车辆自刹车动作开始至车辆完全刹停间所滑行距离,以计算路面表面与轮胎间的摩擦系数,距离越短即表示路面抗滑性能越好。
目前,已开发使用的路面抗滑能力检测仪器依其原理可以分为:锁轮式、滑溜式(英国的GripTester)、偏摇式(或称偏转轮拖车法)、英式摆锤法(即我国规范中的摆式仪)以及日本动态摩擦测试仪(模拟滑溜式)。
国内主要应用的主要是三类:滑溜式、偏摇式、英式摆锤法。
英式摆锤法(即摆式摩擦仪)效率低下,精度不高,且存在很大的人为因素;英国生产的GripTester测试的指标属于纵向摩擦系数,测试原理属于锁定滑移,与我国规范规定有一定的差异;SCRIM 型摩擦系数测试车属于偏摇式测试原理,测试指标为横向摩阻力系数SFC,是国内规范要求的评价路面抗滑性能的重要指标。
英国采用Mu-Meter MK6测试机场飞机跑道时是有标准可遵循的,但用于道路的摩擦系数测试则无现成判别标准可言。
4、MK6设备工作性能
我院工程质量检测中心经多方权衡,从英国Douglas公司引进了Mu-Meter MK6(以下简称MK6)横向摩阻力测试系统,该系统与英国WDM公司生产的SCRIM测试车均属于偏摇式测试原理,能够客观反映路面的实际抗滑性能,该设备测试精度高,可以连续测试路面的横向力系数;相对英国WDM公司生产的SCRIM测试车(约60~70万美元)及国产SCRIM测试车(约120万人民币)而言,MK6测试设备价格仅约100万人民币,较为适中。
鉴于上述情况,加强对MK6测试设备的研究及推广应用将具有良好的实际意义。
MK6测试系统主要由以下三个部分构成:测试车、输水系统和电子控制与
处理系统组成,由英国Douglas公司生产制造。
MK6测试车的测试部件主要由撑地装置、减震装置、荷载传感器、距离传感器、测试轮等组成;输水系统由汽油发动机、水箱、流量控制器、四轮车底座等组成;电子测试系统运行的是信号的感应、调节、处理、记录、储存和屏幕显示,包括荷载单元、距离传感器编码器、装在拖车上的信号调节器和装在牵引车内的信号编集器和便携式计算机处理器等。
MK6相关图片见图4-1~图4-6:
图4-1 MK6测试车整体外观图4-2 MK6测试车现场测试
图4-3 MK6测试车图4-4 MK6配置水箱
图4-5 MK6测试车俯瞰构造图图4-6 MK6测试车立面构造图MK6具有良好的重复性(即稳定性)。
为证明此特性,选取如下测试方法:选取某条长约7km的测试路段,在某日上午对该路段连续测试2遍,并于当天
下午再次对该路段连续测试2遍,重复性测试结果见表4-1,重复性对比图见图4-7。
重复性测试结果(Mu)汇总表表4-1
图4-7 重复性对比图
图4-7中可以看出,同一路段分别测试了4次,测试结果在较小的范围内起伏,表4-1得到的最大变化率为2.7%,原因在于无法做到两次测试路段完全一致,故而结果有一定程度的微小波动,上下午两次测试Mu均值无变化,很好地证明了该设备具有良好的重复性,即设备测试性能稳定,完全可以进行大规模连续快速检测。
综上所述,与SCRIM型测试车相比,MK6横向摩阻力测试系统具有价格适中、性能稳定、灵敏度高,可适应在不同运营期各类公路对横向摩阻力系数快速、连续检测的客观需要,在路面抗滑性能测试方面有着良好的应用优势和广阔的发展前景,势必产生良好的社会效益和经济效益。
5、今后研究内容
查阅相关资料得知,该系统原应用于机场飞机跑道横向摩阻力系数的测试,英国民航部门有相应的检测判别标准,目前尚无路面检测判别标准,国内现行的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)、公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2-2001)、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1-2001)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)、《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059-95)等路面设计、养护、质量评定和现场测试规范规程中只有SCRIM测试车的横向力系数(SFC)和摆式仪的摆值(BPN)的判别标准,没有其他设备的检测和评定,我院引进的MK6测试系统与我国部颁标准《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059-95)中规定的SCRIM型摩擦系数测试车均属于偏摇式测试原理,所测指标均为横向摩阻力系数。
因此,今后的研究旨在研究Mu-Meter MK6测试原理的基础上,分析利用测试结果用于评价路面的抗滑性能;通过对我省高速公路交、竣工验收和运营期的实际检测及一系列比对试验、现场测试,得出不同工况条件对MK6测试结果的影响,为开展MK6判别指标的研究及摸索出适用于我省乃至全国各等级公路沥青路面横向摩阻力系数的评判标准提供一定的技术依据。