抗滑性能檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用技術(shù)

抗滑性能檢測(cè)系統(tǒng)及

應(yīng)用技術(shù)研究鄭州大學(xué)重大基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)修復(fù)技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室方宏遠(yuǎn)一、抗滑性能測(cè)試的重要性二、規(guī)范要求測(cè)試頻率及測(cè)試方法三、抗滑性能測(cè)試設(shè)備類(lèi)型及特點(diǎn)四、試驗(yàn)研究五、工程實(shí)例六、展望每年在全世界范圍內(nèi)由于道面抗滑性能差而導(dǎo)致的事故時(shí)有發(fā)生這些事故造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失路面和機(jī)場(chǎng)道面的抗滑性能對(duì)汽車(chē)和飛機(jī)的行駛安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響至關(guān)重要準(zhǔn)確檢測(cè)與評(píng)價(jià)路面和機(jī)場(chǎng)道面的抗滑性能具有重要的工程意義一、抗滑性能測(cè)試的重要性彎沉（土方路基、瀝青面層）抗壓強(qiáng)度（底基層、基層）抗拉強(qiáng)度（水泥混凝土面層）壓實(shí)度（路基、底基層、基層、瀝青面層）厚度（底基層、基層、面層）瀝青含量（瀝青面層）平整度（路基、底基層、基層、面層）橫披（路基、底基層、基層、面層）縱斷高程（路基、底基層、基層、面層）摩擦系數(shù)（瀝青面層）構(gòu)造深度（瀝青面層、水泥混凝土面層）路表病害（高速公路養(yǎng)護(hù)）

公路工程質(zhì)量檢查項(xiàng)目

二、規(guī)范要求測(cè)試頻率及方法水泥混凝土路面鋪砂法：每200m測(cè)1處瀝青混凝土路面擺式儀和鋪砂法：每200m測(cè)1處橫向力系數(shù)測(cè)定車(chē)：全線連續(xù)測(cè)試抗滑性能各指標(biāo)含義抗滑擺值(BPN)

用標(biāo)準(zhǔn)的手提式擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定的路面在潮濕條件下對(duì)擺的摩擦阻力路表構(gòu)造深度(TD)

一定面積的路表面凹凸不平的開(kāi)口孔隙的平均深度路面橫向摩擦系數(shù)(SFC)

用標(biāo)準(zhǔn)的摩擦系數(shù)測(cè)定車(chē)測(cè)定,當(dāng)測(cè)試輪與行車(chē)方向成一定角度且以一定速度行駛時(shí),輪胎與潮濕路面之間的摩擦阻力與試驗(yàn)輪上荷載的比值瀝青路面抗滑標(biāo)準(zhǔn)橫向力系數(shù)SFC擺值

FB(BPN)構(gòu)造深度TD(mm)≧54≧45≧0.55注：上述值是針對(duì)高速,一級(jí)公路的竣工驗(yàn)收值的!水泥混凝土路面抗滑標(biāo)準(zhǔn)

用構(gòu)造深度表示高速公路、一級(jí)公路

TD為0.8mm

其它公路

TD為0.6mm三、抗滑性能測(cè)試設(shè)備類(lèi)型類(lèi)型1:非連續(xù)式摩擦系數(shù)儀

擺式摩擦系數(shù)儀（英國(guó)、國(guó)產(chǎn)）類(lèi)型2:連續(xù)性摩擦系數(shù)測(cè)試儀(CFME)

Scrim、MuMeter（英國(guó)）Skiddometer、SFT（瑞典）

GripTester（英國(guó)）

Dynatest/KJL（美國(guó)）連續(xù)性摩擦系數(shù)測(cè)試儀(CFME)分類(lèi)

斜輪型Scrim（英國(guó)）、MuMeter（英國(guó)）鎖定輪型

SkidResistanceTester（美國(guó)）制動(dòng)輪型固定滑移率型GripTester（英國(guó)）、SFT（瑞典）、Dynatest/KJL（美國(guó)）可變滑移率型Nosermeter（挪威）非連續(xù)續(xù)式摩摩擦系系數(shù)儀儀擺式摩摩擦系系數(shù)儀儀逐點(diǎn)測(cè)試，，代表表性差差測(cè)試速速度慢慢、效效率低低灑水量量人工工難以以控制制，可可重復(fù)復(fù)性差差安全性性差，，難滿(mǎn)滿(mǎn)足現(xiàn)現(xiàn)代路路面管管理的的需要要非連續(xù)續(xù)式摩摩擦系系數(shù)儀儀特點(diǎn)連續(xù)性性摩擦擦系數(shù)數(shù)測(cè)試試儀(CFME)MuMeter（機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道面面測(cè)試試，偏偏轉(zhuǎn)角角：7.50）SCRIM（偏轉(zhuǎn)角角：200）Dynatest/KJLGripTester連續(xù)性性摩擦擦系數(shù)數(shù)測(cè)試試儀(CFME)特點(diǎn)采用一一個(gè)或或多個(gè)個(gè)測(cè)試試輪連續(xù)、、快速速測(cè)試試路表表摩擦擦特性性控制灑灑水量量對(duì)交通通干擾擾小滿(mǎn)足現(xiàn)現(xiàn)代路路面管管理的的需要要1、拖車(chē)式式或整體體式?拖車(chē)式式將測(cè)測(cè)試系系統(tǒng)與與牽引引車(chē)分分離，，使用用靈活活、造造價(jià)低低、對(duì)對(duì)牽引引車(chē)的的依賴(lài)賴(lài)性低低整體式式將測(cè)測(cè)試系系統(tǒng)與與牽引引車(chē)集集成在在一起起，使使用方方便、、造價(jià)價(jià)高倫敦的的希思思羅機(jī)機(jī)場(chǎng)選選擇切切諾基基作為為GripTester的牽引引車(chē)美國(guó)空空軍將將貨車(chē)車(chē)改裝裝為牽牽引車(chē)車(chē)美國(guó)宇宇航局局用貨貨車(chē)裝裝載水水箱并并作為為牽引引車(chē)2、制動(dòng)輪輪或斜輪輪?制動(dòng)輪輪比斜斜輪能能更直直接地地反映映滾動(dòng)動(dòng)摩擦擦特性性斜輪可可同時(shí)時(shí)反映映縱向向和橫橫向的的摩擦擦性能能3、實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)試垂垂直力力或假定定垂直直力為為常數(shù)數(shù)?摩擦系系數(shù)=水水平平力/垂垂直力力假定垂垂直力力為常常數(shù)則則可能能引起起讀數(shù)數(shù)不精精確連續(xù)實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)試垂垂直力力，可保保證讀讀數(shù)的的精度度和可可靠性性4、直接測(cè)測(cè)試水水平力力還是通通過(guò)測(cè)測(cè)試扭扭矩來(lái)來(lái)計(jì)算算水平平力?摩擦系系數(shù)=水水平平力/垂垂直力力多數(shù)設(shè)設(shè)備通通過(guò)測(cè)測(cè)試扭扭矩來(lái)來(lái)計(jì)算算水平平力。。但當(dāng)當(dāng)路表表上覆覆有松松軟的的污物物時(shí)，，通過(guò)過(guò)測(cè)試試扭矩矩來(lái)計(jì)計(jì)算水水平力力，結(jié)結(jié)果將將受影影響。。測(cè)試軸軸上安安裝應(yīng)應(yīng)變儀儀直接接測(cè)試試水平力力，可可使結(jié)結(jié)果更更加準(zhǔn)準(zhǔn)確和和可靠靠。行車(chē)方方向當(dāng)測(cè)試試輪前前方路路面有有松軟軟污物物時(shí)，，扭矩矩和水水平力力測(cè)試試的結(jié)結(jié)果將將明顯顯不同同5、滑移率率大小選選擇?自由滾滾動(dòng)輪輪=0%滑滑移移率鎖定輪輪=100%滑動(dòng)率率滑移速速度=測(cè)測(cè)試試速度度x滑移率率滑動(dòng)率率為15%時(shí)，將獲獲得較較佳摩摩擦性性能滑移率率與摩摩擦系系數(shù)的的關(guān)系系曲線線6、光滑輪輪或花紋紋輪?光滑輪輪滿(mǎn)足足ASTME1844-96的規(guī)定定，符符合世界民民航組組織（（ICAO）和美美國(guó)聯(lián)聯(lián)邦航航空局局（FAA）對(duì)自自濕表表面摩摩擦測(cè)測(cè)試系系統(tǒng)的的規(guī)定定;當(dāng)測(cè)速速≥60Km時(shí)，花花紋輪輪只對(duì)對(duì)粗構(gòu)構(gòu)造路路面具具有敏敏感性性，而而光滑滑輪對(duì)對(duì)粗構(gòu)構(gòu)造和和細(xì)構(gòu)構(gòu)造路路面都都具有有敏感感性;隨著測(cè)測(cè)試的的增加加和路路面的的磨損損，花花紋輪輪的狀狀態(tài)會(huì)會(huì)發(fā)生生改變變，與與路面面接觸觸狀態(tài)態(tài)也會(huì)會(huì)發(fā)生生改變變。同同一路路段用用不同同狀態(tài)態(tài)的花花紋輪輪進(jìn)行行測(cè)試試，會(huì)會(huì)得到到不同同的測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果。。PIARC的對(duì)比比協(xié)調(diào)調(diào)試驗(yàn)驗(yàn)表明明，光光滑輪輪的相相關(guān)系系數(shù)高高于花花紋輪輪，數(shù)數(shù)據(jù)穩(wěn)穩(wěn)定性性也更更高；；如果使使用帶帶花紋紋的測(cè)測(cè)試輪輪，就就有可可能識(shí)識(shí)別不不出路路表紋紋理深深度，，對(duì)摩摩擦性性能較較差的的路面面也有有可能能得到到較好好的讀讀數(shù)。四、試試驗(yàn)研研究重復(fù)性性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)試結(jié)結(jié)果與與速度度的關(guān)關(guān)系測(cè)試結(jié)結(jié)果與與水膜膜厚度度的關(guān)關(guān)系與擺式式摩擦擦系數(shù)數(shù)儀(BPN)的對(duì)比比與SCRIM的對(duì)比比GripTester摩擦系系數(shù)檢檢測(cè)系系統(tǒng)GripTester由英國(guó)國(guó)FindlayIrvine有限公公司研研制生生產(chǎn)產(chǎn)。至今，，全球球已有有約300臺(tái)GripTester。GripTester被世界界公路路協(xié)會(huì)會(huì)（PIARC）列為為測(cè)試試IFI的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)備備之一一，同同時(shí)也也被國(guó)國(guó)際民民航組組織（（InternationalCivilAviationOrganization簡(jiǎn)稱(chēng)ICAO）和美美國(guó)聯(lián)聯(lián)邦航航空局局（FederalAviationAdministration簡(jiǎn)稱(chēng)FAA）列為為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)檢測(cè)測(cè)設(shè)備備之一一。GripTester主要技技術(shù)指指標(biāo)尺寸：：長(zhǎng)長(zhǎng)：1010mm寬：790mm高：510mm重量：：85kg滑移率率：15%測(cè)試速速度：：5km/h———130km/h測(cè)試輪輪胎：：滿(mǎn)滿(mǎn)足ASTM11標(biāo)準(zhǔn)E1844-96規(guī)定灑水系系統(tǒng)：：根根據(jù)水水膜厚厚度和和車(chē)速速要求求自自動(dòng)動(dòng)控制制灑水水量測(cè)試輪輪壽命命：>1000km系統(tǒng)壽壽命：：>20年GripTester主要特特點(diǎn)拖車(chē)式式制動(dòng)輪輪實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)試垂垂直力力直接測(cè)測(cè)試水水平力力固定滑滑移率率：15%光滑測(cè)測(cè)試輪輪計(jì)算機(jī)機(jī)采集集處理理數(shù)據(jù)據(jù)標(biāo)定和維護(hù)護(hù)簡(jiǎn)便便GripTester的重復(fù)復(fù)性實(shí)實(shí)驗(yàn)混凝土土路面面的重重復(fù)性性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)GripTester的重復(fù)復(fù)性實(shí)實(shí)驗(yàn)瀝青路路面的的重復(fù)復(fù)性實(shí)實(shí)驗(yàn)重復(fù)性性試驗(yàn)驗(yàn)分析析及結(jié)結(jié)論：：從各重重復(fù)性性試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果曲線線圖中中可以以看出出，重重復(fù)測(cè)測(cè)試數(shù)數(shù)據(jù)曲曲線與與平均均值曲曲線基基本吻吻合。?？傮w上上，無(wú)無(wú)論是是在水水泥混混凝土土路面面，還還是在在瀝青青路面面上，，GripTester重復(fù)測(cè)測(cè)試的的結(jié)果果具有有良好的的重復(fù)復(fù)性，表明明GripTester的測(cè)試試結(jié)果果具有有較高的的穩(wěn)定定性。測(cè)試結(jié)結(jié)果和和速度度的相相關(guān)關(guān)關(guān)系測(cè)試結(jié)結(jié)果與與測(cè)試試速度度存在在良好好的相相關(guān)性性，隨隨著測(cè)測(cè)試速速度的的增大大，測(cè)測(cè)試結(jié)結(jié)果變變小測(cè)試結(jié)結(jié)果與與水膜膜厚度度的相相關(guān)關(guān)關(guān)系測(cè)試結(jié)結(jié)果水水膜厚厚度存存在良良好的的相關(guān)關(guān)性，，隨著著水膜膜厚度度的增增大，，測(cè)試試結(jié)果果變小小與擺式式摩擦擦系數(shù)數(shù)儀(BPN)的對(duì)比比1993年年英國(guó)國(guó)TRL實(shí)施了了GripTester與BPN的相關(guān)關(guān)性研研究，，得出出二者者的相相關(guān)關(guān)關(guān)系為為：GripNumber=0.012××BPN－－0.08相關(guān)系系數(shù)：：0.893與SCRIM的對(duì)比比1993年年TRL，采用四臺(tái)臺(tái)SCRIM和四臺(tái)臺(tái)GripTester，，在12個(gè)試試驗(yàn)段段上進(jìn)進(jìn)行了了二者者的對(duì)對(duì)比試試驗(yàn)，，得到了了SCRIM和GripTester的相關(guān)關(guān)關(guān)系系：SCRIM=0.786×GripNumber－－0.049相關(guān)系系數(shù)：：0.977小結(jié)：：GripTester具有良好的的重復(fù)性測(cè)試結(jié)果與與速度具有有良好的相相關(guān)性測(cè)試結(jié)果與與水膜厚度度具有良好好的相關(guān)性性GripTester與BPN和SCRIM之間具有良良好的相關(guān)關(guān)性五、工程實(shí)實(shí)例某高速公路路摩擦系數(shù)數(shù)實(shí)時(shí)顯示示圖某高速公路路GripTester測(cè)試摩擦系系數(shù)分布圖圖某機(jī)場(chǎng)跑跑道