专题三抗滑性能检测系统及应用技术研究.ppt

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1、抗滑性能检测系统及应用技术研究郑 州 大 学重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室方宏远一、抗滑性能测试的重要性二、规范要求测试频率及测试方法三、抗滑性能测试设备类型及特点四、试验研究五、工程实例六、展望每年在全世界范围内由于道面抗滑性能差而导致的事故时有发生这些事故造成了大量的财产损失路面和机场道面的抗滑性能对汽车和飞机的行驶安全性、经济性的影响至关重要准确检测与评价路面和机场道面的抗滑性能具有重要的工程意义一、抗滑性能测试的重要性弯沉（土方路基、沥青面层）弯沉（土方路基、沥青面层）抗压强度（底基层、基层）抗压强度（底基层、基层）抗拉强度（水泥混凝土面层）抗拉强度（水泥混凝土面层）压

2、实度（路基、底基层、基层、沥青面层）压实度（路基、底基层、基层、沥青面层）厚度（底基层、基层、面层）厚度（底基层、基层、面层）沥青含量（沥青面层）沥青含量（沥青面层）平整度（路基、底基层、基层、面层）平整度（路基、底基层、基层、面层）横披（路基、底基层、基层、面层）横披（路基、底基层、基层、面层）纵断高程（路基、底基层、基层、面层）纵断高程（路基、底基层、基层、面层）摩擦系数（沥青面层）摩擦系数（沥青面层）构造深度（沥青面层、水泥混凝土面层）构造深度（沥青面层、水泥混凝土面层）路表病害（高速公路养护）路表病害（高速公路养护）公路工程质量检查项目二、规范要求测试频率及方法l水泥混凝土路面 铺砂法

3、：每200m测1处l沥青混凝土路面 摆式仪和铺砂法：每200m测1处 横向力系数测定车：全线连续测试抗滑性能各指标含义l抗滑摆值抗滑摆值(BPN)(BPN)用标准的手提式摆式摩擦系数测定仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力l路表构造深度路表构造深度(TD)(TD)一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度l路面横向摩擦系数路面横向摩擦系数(SFC)(SFC)用标准的摩擦系数测定车测定,当测试轮与行车方向成一定角度且以一定速度行驶时,轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值沥青路面抗滑标准横向力系数SFC摆值FB(BPN)构造深度TD(mm)54450.55注：上述值是针对高速,一级

4、公路的竣工验收值的!水泥混凝土路面抗滑标准l 用构造深度表示l 高速公路、一级公路 TD为0.8mml 其它公路 TD为0.6mm三、抗滑性能测试设备类型类型类型 1:非连续式摩擦系数仪非连续式摩擦系数仪 摆式摩擦系数仪（英国、国产）类型类型 2:连续性摩擦系数测试仪连续性摩擦系数测试仪(CFME)Scrim、MuMeter（英国）Skiddometer、SFT（瑞典）GripTester（英国）Dynatest/KJL（美国）连续性摩擦系数测试仪连续性摩擦系数测试仪(CFME)分类分类 斜轮型Scrim（英国）、MuMeter（英国）锁定轮型 Skid Resistance Tester（美

5、国）制动轮型 固定滑移率型GripTester（英国）、SFT（瑞典）、Dynatest/KJL（美国）可变滑移率型Nosermeter（挪威）非连续式摩擦系数仪非连续式摩擦系数仪 摆式摩擦系数仪vv 逐点逐点测试，代表性差测试，代表性差vv 测试速度慢、效率低测试速度慢、效率低vv 洒水量人工难以控制，可重复性差洒水量人工难以控制，可重复性差vv 安全性差，难满足现代路面管理的需要安全性差，难满足现代路面管理的需要非连续式摩擦系数仪非连续式摩擦系数仪特点特点 连续性摩擦系数测试仪连续性摩擦系数测试仪(CFME)MuMeter（机场道面测试，偏转角：7.50）SCRIM（偏转角：200）Dyn

6、atest/KJL GripTester连续性摩擦系数测试仪连续性摩擦系数测试仪(CFME)特点特点vv 采用一个或多个测试轮采用一个或多个测试轮 vv 连续、快速测试路表摩擦特性连续、快速测试路表摩擦特性vv 控制洒水量控制洒水量vv 对交通干扰小对交通干扰小vv 满足现代路面管理的需要满足现代路面管理的需要1、拖车式或整体式?v拖车式将测试系统与牵引车分离，使用灵活、造价低、对牵引车的依赖性低v整体式将测试系统与牵引车集成在一起，使用方便、造价高伦敦的希思罗机场选择切诺基作为伦敦的希思罗机场选择切诺基作为GripTester的牵引车的牵引车美国空军将货车改装为牵引车美国空军将货车改装为牵引

7、车美国宇航局用货车装载水箱并作为牵引车美国宇航局用货车装载水箱并作为牵引车2、制动轮或斜轮?v制动轮比斜轮能更直接地反映滚动摩擦特性v斜轮可同时反映纵向和横向的摩擦性能3、实时测试垂直力或假定垂直力为常数?摩擦系数摩擦系数=水平力水平力/垂直力垂直力v假定垂直力为常数则可能引起读数不精确v连续实时测试垂直力，可保证读数的精度和可靠性4、直接测试水平力还是通过测试扭矩来计算水平力?摩擦系数摩擦系数=水平力水平力/垂直力垂直力v多数设备通过测试扭矩来计算水平力。但当路表上覆有松软的污物时，通过测试扭矩来计算水平力，结果将受影响。v测试轴上安装应变仪直接测试水平力，可使结果更加准确和可靠。行车方向当

8、测试轮前方路面有松软污物时，扭矩和水平力测试的结果将明显不同 5、滑移率大小选择?自由滚动轮=0%滑移率锁定轮=100%滑动率滑移速度=测试速度 x 滑移率v滑动率为15%时，将获得较佳摩擦性能滑移率与摩擦系数的关系曲线6、光滑轮或花纹轮?v光滑轮满足ASTM E1844-96的规定，符合世界民航组织（ICAO）和美国联邦航空局（FAA）对自湿表面摩擦测试系统的规定;v当测速60Km时，花纹轮只对粗构造路面具有敏感性，而光滑轮对粗构造和细构造路面都具有敏感性;v随着测试的增加和路面的磨损，花纹轮的状态会发生改变，与路面接触状态也会发生改变。同一路段用不同状态的花纹轮进行测试，会得到不同的测试结

9、果。PIARC的对比协调试验表明，光滑轮的相关系数高于花纹轮，数据稳定性也更高；v如果使用带花纹的测试轮，就有可能识别不出路表纹理深度，对摩擦性能较差的路面也有可能得到较好的读数。四、试验研究 重复性实验 测试结果与速度的关系 测试结果与水膜厚度的关系 与摆式摩擦系数仪(BPN)的对比 与SCRIM的对比GripTester摩擦系数检测系统GripTester由英国Findlay Irvine有限公司研制 生产。至今，全球已有约300台GripTester。GripTester被世界公路协会（PIARC）列为测试IFI的标准设备之一，同时也被国际民航组织（International Civil

10、 Aviation Organization 简称ICAO）和美国联邦航空局（Federal Aviation Administration 简称FAA）列为标准检测设备之一。GripTester主要技术指标尺寸：长：1010mm 宽：790mm 高：510mm重量：85 kg滑移率：15%测试速度：5 km/h130 km/h测试轮胎：满足ASTM标准E1844-96规定 洒水系统：根据水膜厚度和车速要求 自动控制洒水量测试轮寿命：1000 km系统寿命：20年GripTester主要特点1.拖车式2.制动轮3.实时测试垂直力4.直接测试水平力5.固定滑移率：15%6.光滑测试轮7.计算机采

11、集处理数据8.标定和维护简便 GripTester的重复性实验混凝土路面的重复性实验 GripTester的重复性实验沥青路面的重复性实验重复性试验分析及结论：v从各重复性试验结果曲线图中可以看出，重复测试数据曲线与平均值曲线基本吻合。v总体上，无论是在水泥混凝土路面，还是在沥青路面上，GripTester重复测试的结果具有良好的重复性，表明GripTester 的测试结果具有较高的稳定性。测试结果和速度的相关关系 测试结果与测试速度存在良好的相关性，随着测试速度的增大，测试结果变小 测试结果与水膜厚度的相关关系 测试结果水膜厚度存在良好的相关性，随着水膜厚度的增大，测试结果变小 与摆式摩擦系

12、数仪(BPN)的对比1993年英国TRL实施了GripTester与BPN的相关性研究，得出二者的相关关系为：GripNumber=0.012GripNumber=0.012BPNBPN0.080.08 相关系数：0.893 与SCRIM的对比 1993年TRL，采用四台SCRIM和四台GripTester，在12个试验段上进行了二者的对比试验，得到了SCRIM 和 GripTester的相关关系：SCRIM=0.786GripNumber0.049 相关系数：0.977小结：GripTester具有良好的重复性测试结果与速度具有良好的相关性测试结果与水膜厚度具有良好的相关性GripTester与BPN和SCRIM之间具有良好的相关性五、工程实例某高速公路摩擦系数实时显示图某高速公路GripTester测试摩擦系数分布图某机场跑道的摩擦系数分布图六、展望 现存问题现存问题 1、不同的检测设备有不同的抗滑标准 2、不同的国家有不同的抗滑标准 3、无法判断哪一个指标更符合实际情况 我国抗滑标准我国抗滑标准 横向力系数SFC、摆值BPN、构造深度TD 英国抗滑标准英国抗滑标准 横向力系数 路面抗滑性能评价模型路面抗滑性能评价模型 采用IFI（International Friction Index）作为路面抗滑性能指标 谢谢大家！