基于三维分形维数的沥青路面抗滑性能研究.pdf

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1、第33卷第2期2016年2月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentV01．33No．2Eeb．2016doi：10．3969／j．issn．1002-0268．2016．02．005基于三维分形维数的沥青路面抗滑性能研究冉茂平1，肖旺新2，周兴林1，张云1，谢旭飞1(1．武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉430081；2．交通运输部公路科学研究院，北京100088)摘要：运用改进的立方体覆盖法计算路表微观构造三维分形维数。利用该方法计算了4种路

2、面常用石料的沥青混合科试件的三维分形雏数，并与摆式摩擦仪测量结果进行对比分析，结果表明：分形雏数D越大，微观构造越丰富；分形维敦D和摩擦系敖值F是相互对应的，分形雏数D趋大，对应的摩擦系敖F也越大，其抗滑性能超好。关键词：道路工程；沥青路面；微现形貌；三雏分形维数；抗滑性；摩擦系数中图分类号：U416．217文献标识码：A文章编号：1002-0268(2016)02-0028—05ResearchofSkidResistanceofAsphaltPavementBasedon3DFractaIDimensionRANMao—pin9

3、1，XIAOWang—xin2，ZHOUXing一[inl，ZHANGYunl，XIEXu—feil(1．SchoolofAutomobileandTrafficEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430081，China；2．ResearchInstituteofHighway，MinisnyofTransport，Beijing100088，Chin,*)Abstract：Animprovedcubiccovetingmethodisusedto

4、calculateroadsurfacemicroscopicstructural3Dfractaldimension．The3Dfractaldimensionofasphaltmixturespecimensof4kindsofcommonlyusedrockaggregateal'ecalculatedusingthismethod，andtheresultiscomparedwiththependulumfrictionmetermeasuredresult．强eresultSHOWSthat(1)thelargerthef

5、raetaldimensionalDis，themoreabundantthemicroscopicstructureis；(2)thefractaldimensionDkeepsconsistentwiththefrictioncoefficientF，thelargerthefractaldimensionDis，thelargerthecorrespondingfrictioncoefficientFisandthebetteritsskidresistanceis．Keywords：roadengineering；aspha

6、ltpavement；micro·morphology；3Dfractaldimension；skidresistance；frictioncoefficient0引言研究发现，沥青路面抗滑性能的好坏对道路使用安全性非常重要。目前一般认为沥青路面抗滑性能是由沥青混合料颗粒间的宏观构造深度和集料表面自身的微观构造两方面提供。大量研究证明¨以】，沥青路表的微观构造对抗滑能力的贡献较大。由于沥青路面微观纹理呈现出相似性或自仿射性，因此许多学者采用分形理论对沥青路面微观纹理进行量化，取得了一定的成果【3“J。但大多数对沥青路面微观纹理的分形

7、计算都借助数字图像处理技术，且基于二维分形，不直观。基于此，本文采用改进的立方体覆盖法，在获取路面三维微观形貌的基础上计算路表微观构造的三维分形维数，并与摆式摩擦仪进行对比，分析分形维数与抗滑性间的关系。收藕日期：2014—12—14基金项目：国家自然科学基金项目(51378243。50978207，51578430)；湖北省自然科学基金项目(2015CFA064)；湖北省科技支搏计划项目(2014BEC055)作者简介：冉茂平(1987一)，女，重庆铜梁人，博士研究生．(mpran@163．corn)第2期冉茂平，等：基于三维分形

8、维数的沥青路面抗滑性能研究291分形理论2沥青路面三维分形维数计算分形理论(FractalTheory)是由数学家芒德勃罗(B．B．Mandelbrot)首先提出。在20世纪，分形理论被广泛应用于数学、物理、材料、计算机科学等领域中。