[博士]骨架密实型低噪声路面的研究及应用

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内容简介

　　[博士]骨架密实型低噪声路面的研究及应用　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2006　　 随着我国道路交通和汽车工业的迅速发展，交通量急剧增加，车速不断提高，道路交通噪声污染己成为一大社会公害。许多国家的研究和实践经验表明，铺筑低噪声路面是降低道路交通噪声的一种经济有效的工程措施。多孔性沥青路面是一种比较安静的路面，但其耐久性差，降噪效果衰减快，为此研究密实型低噪声路面是必要的。本文依托上海市科学技术委员会2003年度科技攻关项目一都市交通噪声关键技术研究(03dz12025)，率先开展了密实型低噪声路面的理论研究及应用。　　 基于SMA路面和橡胶沥青路面的降噪特性，首次提出了骨架密实型低噪声路面(SDQP)的概念，即在集料级配上吸纳了SMA混合料配比组成特色，保持良好的表面特性，同时通过在集料中加入一定剂量的高弹性废旧橡胶颗粒(由废旧轮胎磨制而成)，增加路面的弹性和阻尼性能，从而达到降低轮胎/路面泵气噪声和减小轮胎振动噪声的双重效果。　　 通过室内试验研究，提出采用改性沥青、断级配骨架密实结构和橡胶颗粒处治三项关键技术措施，较好地解决了SDQP混合料中存在压实困难、力学强度不高或压实后体积膨胀的技术难题。采用灰色关联分析的方法得出影响SDQP混合料强度的因素依次为沥青结合料、级配和橡胶颗粒。基于试验研究结果和分析结论，提出了SDQP混合料的级配组成理论和配比设计方法，即骨架嵌挤密实体积法。　　 SDQP混合料的性能测试结果表明:橡胶颗粒掺量不宜超过集料质量的3%;废橡胶颗粒的掺量为1 %~3%时，沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性能均得到显著改善，水稳定性略有下降，但满足规范要求。　　 分别采用重复加载法和超声波法测试了AC, SMA, SDQP(1%~3%)5种路面的动态模量及相位角，得出了动态模量从大到小的变化规律为AC, SMA,SDQP(1 %~3%)，相位角的规律与之相反。由此表明SDQP路面的刚度较小，并且随橡胶颗粒掺量的增加而减小，阻尼则增大。　　 轮胎/路面系统刚度的测试结果显示，轮胎系统刚度的大小与路面材料的动态模量呈线性关系。　　 采用自行研制的轮胎/路面振动测试系统，研究了轮胎在S种路面(AC,SMA, SDQP(1%-3%))上的垂直振动衰减情况。轮胎的衰减系数在SDQP路面上最大，且随橡胶颗粒掺量的增加而增大，其次为SMA路面、AC路面。　　 初步建立了轮胎/路面两级隔振模型，并对不同路面进行了仿真计算，结果表明振动传递系数T随路面刚度的减小而减小，随路面阻尼的增大而减小，且刚度对相对隔振能力的影响远大于阻尼的影响。SDQP路面具有相对低的刚度和相对高的阻尼，因而其隔振和减振降噪效果好，这是SDQP路面降低噪声的主要机理所在。综合SDQP混合料的路用性能和声振特性，确定了橡胶颗粒的最佳掺量大约为3%0　　 最后，编制了SDQP路面施工技术指南，铺筑了实体工程。试验路的测试结果证明，对小汽车而言，车速在40-80 km/h时，与普通AC路面相比，骨架密实型低噪声路面可降低噪声2~3 dB(A)。SDQP路面经过一个夏季高温和冬季严寒的考验，与参考路段AC路面相比，显示出了优良的路用性能和使用性能。

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