沥青路面摊铺的平整度传递规律及其预测与控制

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1、工程机械理论第六章沥青路面摊铺的平整度传递规律及其预测与控制路面平整度是评价路面使用性能的一个重要指标，它直接影响着车辆在路面上的行驶质量和高速公路基本功能的充分发挥。因此路面平整度的改善和提高一直作为沥青路面施工中的一项关键技术而受到公路科技界关注和重视。尽管已经存在着不少有关沥青路面平整度的研究文献，但在施工过程中进行大规模的试验研究，特别是将影响平整度的基本因素分离出来，在获取大量试验数据的基础上对它们的传递规律进行概率统计分析至少在国内还没有这样做过。提高沥青路面平整度和研究其传递机理与规律的试验研究，对于提高沥青路面的施工技术，使之建立在更为科学的基础上，无疑有着重要的理论

2、指导意义和工程应用价值。§6.1影响沥青路面平整度的基本因素路面的平整度是一项综合性指标，涉及到施工过程各个环节的许多因素，它是路面施工全过程各个环节质量的最终体现。然而尽管造成路面不平整的因素众多而复杂，但从影响的根源和机理上来分析，主要来自以下三个最基本的源泉。6.1.1摊铺作业与基准方面的因素沥青摊铺机的摊铺作业是通过浮动熨平板与热沥青混合料的相互作用来进行的。浮动熨平板的工作原理如图6-1所示。当摊铺作业处于稳定工况下，作用在浮动熨平板上的各外力(拖点牵引力P、熨平板重力W、水平摊铺阻力H、垂直摊铺阻力V、料堆推移阻力H1)对牵引点O的转矩处于平衡状态，熨平板的位置保持稳定不

3、变，摊铺厚度是一常值。上述力平衡关系的任何破坏都会导致熨平板位置的变化而影响摊铺路面的平整度。从破坏力平衡的角度出发，影响摊铺平整度的基本因素无非是摊铺阻力(H与V力之合力)的变化，包括它的大小和方向;料堆推移阻力及其作用点的变化，牵引点o的高度变化。对引起上述基本变化的原因又可进一步作以下分析：（1）引起摊铺阻力波动的主要原因首先是摊铺速度的波动，其次则是混合料组成的不均匀和温度的不均匀(粘度的变化)，这些都会引起混合料内部以及混合料与熨平板之间的摩擦力和粘性力的变化;（2）料堆推移阻力及其作用高度的波动主要是由于混合料供给量和分料量的变化而引起熨平板前方料堆大小和料位高度发生变化

4、而造成的；（3）牵引点高度的变化则是由于摊铺机行走在高低不平的支承面上而引起的。从以上的分析中可以看到，为了获得平整的摊铺表面，从摊铺机的操作方面来说，就应尽可能地保持摊铺机的稳定作业，亦即稳定的摊铺速度、稳定的刮板输送器供料量、稳定的螺旋输送器送料量，从而保持熨平板前方料堆大小和料位高度的恒定不变。从热拌混合料的质量控制来说，则要求搅拌设备生产的热拌混合料，其集料级配、沥青含量以及混合料的温度尽可能保持均匀，而且在运输和摊铺过程中不发生集料的离析和混合料温降的不均匀。在早期生产的摊铺机，上述因素的控制全靠操作手的熟练技巧来实现，而支承面的凹凸不平则只能依靠浮动熨平板的滤波作用来减弱

5、。这些无疑是困难的，而且也不可能获得很高的调节精度，因而摊铺路面的平整度也较差。—223—工程机械理论现代高性能的摊铺机由于采用了机电液一体化的自动控制技术，在性能上有很大改善，这些自动控制装置主要有摊铺行走速度的自动调节装置、混合料供给量和料位高度的自动调节装置以及针对牵引点高程干扰和混合料阻力变化而设置的熨平板自动调平系统。虽然带有上述装置的现代摊铺机其松铺层表面的平整度可达到很高的水平，但是自动调节系统本身也不可能没有一点误差，因而影响摊铺表面平整度的基本因素或多或少依然存在，摊铺出来的路面也不可能是绝对平的。对于装有熨平板自动调平装置的摊铺机来说，调平系统的参考基准本身也不可

6、能是绝对准确的，它的误差显然也是引起铺筑路面不平的一个重要来源。通常有三种方法用来建立摊铺机自动调平系统的纵向参考基准:固定在路面侧边的弦线基准、沿着接缝相邻路面滑动的调平滑靴基准和均衡梁式移动参考基准。弦线参考基准本身的误差主要来源于挂线支撑立杆的高程误差和弦线的挠度误差。前者包含了水准标尺的误差、测量读数的误差和立杆的安装误差;后者则包含了弦线的张紧度、传感器对弦线的压力及其在弦线上滑移所引起的误差。对于调平滑靴基准来说，误差主要来源于滑靴支承表面的不平整以及由于滑靴的跳动等原因引起的误差。图6-1浮动熨平板工作原理图6-2平均化处理的高频滤波作用对于均衡梁式的移动参考基准，误差

7、的主要来源虽然与调平滑靴相同，但由于经过多次平均化处理，特别是现代的跨越式均衡梁基准采用了多滑靴弹性浮动支承的结构和大大加长了均衡梁的长度以及跨接于熨平板前后分别支承在未铺和已铺路面上的结构，极大地改善了参考基准的精度。平均化处理实际上起了一个滤波器的作用，它可以将支承面凹凸不平的高频波滤掉但仍留下缓慢变化的趋势项(见图6-2)。从图6-2中可以看到经过平均化处理后路面平整度的高频部分没有了，但缓慢变化的趋势项仍继续存在。因此，当采用调平滑靴基准和平均梁式