[博士]骨架密實型低噪聲路面的研究及應用

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　　[博士]骨架密實型低噪聲路面的研究及應用　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2006　　隨著我國道路交通和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，交通量急劇增加，車速不斷提高，道路交通噪聲污染己成為一大社會公害。許多國家的研究和實踐經(jīng)驗表明，鋪筑低噪聲路面是降低道路交通噪聲的一種經(jīng)濟有效的工程措施。多孔性瀝青路面是一種比較安靜的路面，但其耐久性差，降噪效果衰減快，為此研究密實型低噪聲路面是必要的。本文依托上海市科學技術委員會2003年度科技攻關項目一都市交通噪聲關鍵技術研究(03dz12025)，率先開展了密實型低噪聲路面的理論研究及應用。　　基于SMA路面和橡膠瀝青路面的降噪特性，首次提出了骨架密實型低噪聲路面(SDQP)的概念，即在集料級配上吸納了SMA混合料配比組成特色，保持良好的表面特性，同時通過在集料中加入一定劑量的高彈性廢舊橡膠顆粒(由廢舊輪胎磨制而成)，增加路面的彈性和阻尼性能，從而達到降低輪胎/路面泵氣噪聲和減小輪胎振動噪聲的雙重效果。　　通過室內(nèi)試驗研究，提出采用改性瀝青、斷級配骨架密實結構和橡膠顆粒處治三項關鍵技術措施，較好地解決了SDQP混合料中存在壓實困難、力學強度不高或壓實后體積膨脹的技術難題。采用灰色關聯(lián)分析的方法得出影響SDQP混合料強度的因素依次為瀝青結合料、級配和橡膠顆粒。基于試驗研究結果和分析結論，提出了SDQP混合料的級配組成理論和配比設計方法，即骨架嵌擠密實體積法。　　 SDQP混合料的性能測試結果表明:橡膠顆粒摻量不宜超過集料質(zhì)量的3%;廢橡膠顆粒的摻量為1 %~3%時，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能均得到顯著改善，水穩(wěn)定性略有下降，但滿足規(guī)范要求?！　? 分別采用重復加載法和超聲波法測試了AC, SMA, SDQP(1%~3%)5種路面的動態(tài)模量及相位角，得出了動態(tài)模量從大到小的變化規(guī)律為AC, SMA,SDQP(1 %~3%)，相位角的規(guī)律與之相反。由此表明SDQP路面的剛度較小，并且隨橡膠顆粒摻量的增加而減小，阻尼則增大。　　輪胎/路面系統(tǒng)剛度的測試結果顯示，輪胎系統(tǒng)剛度的大小與路面材料的動態(tài)模量呈線性關系?！　? 采用自行研制的輪胎/路面振動測試系統(tǒng)，研究了輪胎在S種路面(AC,SMA, SDQP(1%-3%))上的垂直振動衰減情況。輪胎的衰減系數(shù)在SDQP路面上最大，且隨橡膠顆粒摻量的增加而增大，其次為SMA路面、AC路面?！　? 初步建立了輪胎/路面兩級隔振模型，并對不同路面進行了仿真計算，結果表明振動傳遞系數(shù)T隨路面剛度的減小而減小，隨路面阻尼的增大而減小，且剛度對相對隔振能力的影響遠大于阻尼的影響。SDQP路面具有相對低的剛度和相對高的阻尼，因而其隔振和減振降噪效果好，這是SDQP路面降低噪聲的主要機理所在。綜合SDQP混合料的路用性能和聲振特性，確定了橡膠顆粒的最佳摻量大約為3%0　　最后，編制了SDQP路面施工技術指南，鋪筑了實體工程。試驗路的測試結果證明，對小汽車而言，車速在40-80 km/h時，與普通AC路面相比，骨架密實型低噪聲路面可降低噪聲2~3 dB(A)。SDQP路面經(jīng)過一個夏季高溫和冬季嚴寒的考驗，與參考路段AC路面相比，顯示出了優(yōu)良的路用性能和使用性能。

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