路面生成
高等级公路半刚性基层沥青路面裂缝生成机理研究
高等级公路半刚性基层沥青路面裂缝生成机理研究摘要：随着半刚性基层沥青路面的大量应用，在实际使用过程中出现了不少问题，尤其是裂缝问题日益突出，并成为该结构的主要缺陷。
国内已建成高速公路使用调查表明，通车后一年最迟两年均出现了大量裂缝，裂缝率最高达600m/1000m2。
就目前的研究现状来看，引起路面开裂的原因有很多，有面层材料方面的、基层材料方面的、设计方面的、施工方面的以及环境方面的，对路面裂缝所采取的防治措施也是分别针对上述几方面的。
关键词：半刚性；沥青路面；疲劳裂缝；强度；刚度；稳定性；温度应力；碳化；干燥收缩；使用寿命1引言由于半刚性基层具有强度高、水稳性和冰冻稳定性好、刚性较大等优点，此外，半刚性基层材料板体性好，利于机械化施工且工程造价低，能适应重交通发展的需要，因而，我国高等级公路建设中越来越多地采用了半刚性材料基层和底基层。
目前我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用了半刚性材料，并且在我国今后高等级公路建设中，半刚性基层材料仍将成为路面基层的主要材料。
2半刚性基层沥青路面裂缝的主要类型沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，影响裂缝轻重的主要因素有:沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和车辆类型以及施工因素等。
按路面开裂的形式路面裂缝可分为:横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝;但就沥青路面开裂的主要原因而论，主要分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
非荷载型裂缝又可分为沥青面层自身的温缩裂缝和由基层温缩、干缩、疲劳引起的面层开裂。
沥青面层自身的温缩裂缝包括低温收缩裂缝和由于温度反复升降导致的温度应力疲劳裂缝。
由基层温缩、干缩和疲劳引起的面层开裂形式主要是反射裂缝和对应裂缝。
在上述诸多类型的裂缝中，非荷载型裂缝是最主要的，尤其是由半刚性基层材料温缩和干缩引起的裂缝问题最为严重。
3半刚性基层沥青路面裂缝形成机理3．1荷载型裂缝荷载型裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的，在车轮荷载作用下，路面回弹弯沉值逐渐增大，半刚性基层的底部产生弯拉应力，当此弯拉应力大于半刚性基层材料的抗弯拉强度时，半刚性基层底部就很快发生开裂，半刚性基层整体结构被打破。
路面不平度构造以及功率谱密度生成检测
路面不平度构造以及功率谱密度生成检测一构造C级路面不平度构造，采用谐波叠加法（又称为三角级数法），常见空间频率范围为：0.011<n<2.83,车速为30km/h, 采用Parseval 公式和相关定理，谐波叠加，生成C级路面不平度时域信号。
程序如下：n1=0.011;nh=2.83;n0=0.1;G0=256*10^(-6);N=2000;v=30/3.6;L=1000; %区间数车速距离fl=n1*v;fh=nh*v; %时间频域fk=fl+(fh-fl)/(2*N):(fh-fl)/N:fh-(fh-fl)/(2*N); %中心频率faik=2*pi*rand(1,N); %相位角ak=zeros(1,N); %系数for i=1:Nak(i)=sqrt(2*G0*n0^2*v*(fh-fl)/N/(fl+(i-1)*(fh-fl)/N)/(fl+i*(fh-fl)/N ));endt=0:1/fh/2:L/v; %时间采样频率为最高时间频率的两倍Lt=length(t);qk=zeros(N,Lt);for i=1:Nqk(i,:)=ak(i)*sin(2*pi*fk(i)*t+faik(i));endqt=zeros(Lt,1);qt(:,1)=sum(qk)';plot(t,qt(:,1)),grid ontitle('c级路面时域不平度q（t）')xlabel('时间t/s')ylabel('位移q/m')GC=sqrt(sum(qt.^2)/length(qt)) %路面不平度均方值L=0:0.05/2.83:1000;Ll=length(L);qll=zeros(N,Ll);nk=0.011+(2.83-0.011)/(2*N):(2.83-0.011)/N:2.83-(2.83-0.011)/(2*N);for i=1:Nqll(i,:)=ak(i)*sin(2*pi*nk(i)*L+faik(i)); endql=zeros(Ll,1);ql(:,1)=sum(qll)';figure(2);plot(L,ql(:,1)),grid onGC =0.0143路面功率谱密度：figure(3)ns=10*nh;% 空间采样频率[pxx,m]=psd(qt,512,ns);% 512为快速傅里叶变换点数loglog(m,pxx)grid on ;hold on ;n=0.011:0.001:2.83;y1=128e-6./n.^2 ;y2=512e-6./n.^2 ;loglog(n,y1) ;grid on ;loglog(n,y2) ;grid on;xlabel('空间频率/(1/m)')ylabel('路面公路车谱密度G(n)/[m^2/(1/m)]')二构造F级路面不平度，常见空间频率范围为：0.011<n<2.83,车速为100km/h。
厂拌冷再生技术行业信息
缺点
• 1、需要相对温暖、干燥的 施工条件、气候条件要求 高。
• 2、再生后路面水稳定性差， 易受水分的侵蚀和剥落。
• 3、路面通常需要两周的养 生时间。
• 4、维修路面等级一般比较 低。
• 5、混合料运输的费用较高。
学习浅析
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学习浅析
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目录 CONTENT
01. 定义 02. 技术特点 03. 适用条件 04. 材料要求 05. 配合比设计 06. 施工工艺 07. 质量管理与控制
学习浅析
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04 材料及施工机具
（1）厂拌冷再生所用的 原材料主要有沥青路面铣 刨料、乳化沥青、新集料 、水、再生剂等。
（2）厂拌冷再生所用的 主要设备有铣刨机、再生 混合料拌合站、运输车、 摊铺机、钢轮压路机、胶 轮压路机等。
学习浅析
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旧沥青混合料的再生工艺
学习浅析
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01.定义：
乳化沥青冷再生混合料强度形成原理
沥青路面乳化沥青冷再生混合强度的形成过程是RAP和新
的矿料以及乳化沥青全面混合的过程。内摩擦力和内聚力
是混合料强度的主要支撑。其中内摩擦力主要指集料之间
摩擦所形成的作用力。内聚力指沥青内部的粘聚力和沥青
与集料的粘附力。
（3）由于采用乳化沥青改善了施工条件，延长了可施工季节
（4）与就地冷再生相比，对混合料配合比控制更为准确，提 高路面平整度，保证路用性能。
学习浅析
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目录 CONTENT
01. 定义 02. 技术特点 03. 适用条件 04. 材料要求 05. 配合比设计 06. 施工工艺 07. 质量管理与控制
提取路面中心线的方法
提取路面中心线的方法
李远祥1、路面数据如下，要先设置好纯色符号（建议为纯黑色），去掉轮廓线。
2、设置好约束比例，例如2000
3、点击全屏视图，导出地图，采用tiff方式记录坐标，格式设置为1位单色阈值（非常重
要）
根据实际需要设置好dpi，这个是直接影响图形识别的因素。
4、将导出的栅格地图加载到arcmap中，新建一个线要素图层，坐标系与栅格一致，一并
加载。
加载arcscan工具条，如下图
对栅格数据进行充分类，设置为两类，0和1
设置了分类后，arcscan工具条会显示栅格数据
5、打开编辑器，开始编辑，选中中心线图层。
在arcscan工具条中可以显示预览
如果需要更详细的设置，在矢量化—选项中设置对应的输出图层由于提取的是中心线，矢量化方式就必须选中心线
预览效果如下
6、蓝色部分为没有捕捉到，可以设置一下工具条
将栅格捕捉适当调整一下，如下图
设置后的预览就不存在蓝色不能捕捉部分，如下图
7、达到效果后可以点击生成按钮生成最终的效果。
停止编辑并保存数据即可完成所有的提取工作。
桥面或路面“泛白”现象斑块产生的原因及防范措施探索
桥面或路面“泛白”现象斑块产生的原因及防范措施探索作者：张岱来源：《建筑工程技术与设计》2014年第36期【摘要】密级配沥青混合料桥面铺装层表面及路面泛白，也称泛碱，是桥面上或路面结构层中的碱性物质被水溶融、通过结构层内部形成的“管通”空隙流到表面或聚集到表面，与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸盐类的白、浅黄物质，形成有碍观瞻的斑块或表面发白现象，简称之为“泛白”、“泛碱”或“泛盐”。
在人们对公路、桥梁质量重视程度越来越高的背景下加强对泛白现象的研究，提出针对性措施具有重要意义。
本文就现象剖析其形成的原因，分析施工中的不足，提出改进的措施，减少影响质量的部分。
【关键词】泛白；原因；措施；探索一、泛白物质形成的机理泛白是外观现象，泛白物质是什么？要通过试验鉴定。
用试纸对泛白物测试呈碱性，用盐酸测试发生汽泡，说明其为碳酸钙物质。
泛白是如何形成的？当水分从材料表面向材料内部渗透后，将材料内部可溶性物质溶解，而当材料干燥时，水分由内向外发生迁移，又将可溶性物质携带到材料表面，随着表面水分蒸发，便将白色的可溶性物质留在表面，即产生泛白现象。
泛白物是矿物质化学反应，CaO在水化的过程中会形成Ca（OH）2是一种容易溶解的不稳定的物质，这种物质来自水泥混凝土的胶结材料水泥、沥青混合料碱性粗、细集料、填料中，水泥熟料中及热拌沥青混合料过程中，主要遇到加工用水，降雨表面水生成的碱。
结构层管通空隙的存在，及路面桥面纵、横坡的存在，生成的Ca（OH）2就会从高处向低处流动，当四周及向下受到约束时，就会从某处窜出结构层到达表面，Ca（OH）2到达混凝土表面之后就会与二氧化碳发生化学反应从而最终会产生碳酸钙。
我们看到的沥青混凝土桥面上的白色物体就是碳酸钙（被氧化的金属物质是镁则会生成碳酸镁）。
碱性物质对沥青混合料中的沥青有增加表面吸附能的作用，对桥梁中的钢筋有一定的腐蚀作用。
水泥混凝土、沥青混合料，水泥稳定土，石灰、粉煤灰稳定土中都大量的存在钙、镁物质。
路面文件的生成
第3章路面文件的生成3.1 随机路面不平度的拟合理论[4][5][17][18][39]大量的测量分析结果表明，路面不平度具有随机、平稳和各态历经的特性，可以用平稳随机过程理论来分析描述。
通常把道路垂直纵断面与道路表面的交线作为路面不平度的样本，通过样本的数学特征――方差或功率谱密度函数来描述路面。
均值为零时，方差可以反映路面不平度大小的总体情况；功率谱密度函数能够表示路面不平度能量在空间频域的分布，它说明了路面不平度或者说路面波的结构。
当功率谱密度用坐标图表示时，坐标上功率谱密度曲线下的面积就是路面不平度方差。
从功率谱密度函数不仅能了解路面不平度的结构，还能反映出路面的总体特征。
因此，功率谱密度函数（PSD）是路面不平度的最重要数学特征。
文献[17、39]介绍了采用多种方法生成路面不平度的时域模型，如：滤波白噪声生成法（线性滤波法），基于有理函数PSD模型的离散时间随机序列生成法，根据随机信号的分解性质所推演的谐波叠加法（也称频谱表示法），以及基于幂函数功率谱的快速Fourier反变换生成法等。
白噪声激励模拟的基本思想是：将路面高程的随机波动抽象为满足一定条件的白噪声, 然后经一假定系统进行适当变换而拟合出路面随机不平度的时域模型。
离散时间随机序列生成法的基本思想是：基于Parkhilovsk ii 提出的另一种有理函数形式的功率谱密度表达式[17]，建立路面不平度时间离散化模拟的递推公式[17]。
谐波叠加法的基本思想是：随机正弦波（或其他谐波）叠加法采用以离散谱逼近目标随机过程的模型, 是另一种离散化数值模拟路面的方法。
基于幂函数功率谱的快速Fourier反变换生成法的基本思想是：由功率谱密度的离散采样构造出频谱, 然后对频谱进行Fourier逆变换得到时域模拟的轨道不平顺激励函数。
但是，不管是标准道路谱还是实测道路谱，其PSD 是路面不平度的一个统计量。
因此，对应于测量范围内某一种确定的路面不平度，其PSD 是唯一的；但对于给定的PSD ，其模拟设计的路面不平度并不唯一，也就是说频域模型和时域模型并非一对一的映射，因此从频域模型所得的路面不平度的时域模型只能看成是满足给定路谱的全部可能的路面不平度中的一个样本函数。
一种越野车辆行驶工况生成方法与流程技术
一种越野车辆行驶工况生成方法与流程技术近年来，随着越野运动的兴起，越野车辆的行驶工况生成方法与流程技术备受关注。
本文将从深度和广度的角度出发，探讨一种有效的越野车辆行驶工况生成方法及其相应的流程技术。
一、越野车辆行驶工况概述越野车辆的行驶工况一般包括路面条件、坡度、车速、转向角等多个参数。
在实际的越野环境中，路面可能是碎石、泥泞、沙地等复杂的地形，而坡度也会有陡峭和平缓之分。
越野车辆行驶工况的生成需要考虑到这些复杂的因素，以保证其真实性和可靠性。
二、越野车辆行驶工况生成方法1. 数据采集：需要进行越野环境下的数据采集工作，包括路面情况、坡度、角度、气候条件等。
通过各种传感器和摄像头，收集大量实时数据作为依据。
2. 数据分析：对采集到的数据进行深度分析，提取出各种参数的变化规律和特征。
通过对路面条件、坡度、角度等因素的综合分析，确定越野车辆行驶工况的生成方案。
3. 模型建立：根据数据分析的结果，建立起越野车辆行驶工况生成的数学模型，考虑到路面情况、坡度、车速、转向角等多个因素，以实现对越野车辆行驶工况的精确模拟和生成。
4. 算法优化：对建立的数学模型进行算法优化，以提高生成工况的准确性和可靠性。
通过不断的验证和调整，使生成的工况更加符合实际越野环境的情况。
三、越野车辆行驶工况生成流程技术1. 数据处理技术：对采集到的大量数据进行处理，包括数据清洗、去噪、特征提取等技术，以确保数据的准确性和可靠性。
2. 数学建模技术：运用数学建模技术，建立起越野车辆行驶工况生成的数学模型，考虑到各种复杂因素的影响，以实现对越野车辆行驶工况的精确模拟和生成。
3. 算法优化技术：通过算法优化技术，对建立的数学模型进行不断的优化和调整，以提高生成工况的准确性和可靠性。
4. 系统集成技术：将各项技术有机地集成在一起，形成一套完整的越野车辆行驶工况生成流程技术，以满足越野车辆在不同环境下行驶工况的准确生成的需求。
四、对越野车辆行驶工况生成方法与流程技术的个人观点和理解越野车辆行驶工况生成方法与流程技术是一门研究复杂且具有挑战性的领域。
路面工程
第 1章路面工程概述（绪论）1、路面的结构（掌握）路面横断面由行车道、硬路肩或土路肩组成，随道路等级不同而变化。
路面横断面的形式随道路等级的不同，可选择不同的型式，通常分为槽式横断面和全铺式横断面。
保证路面上雨水及时排出，缓解雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线型或抛物线型的路拱。
4、路面结构的层位功能（熟练掌握）行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱。
对路面的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。
为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的，按照各个层位功能的不同，划分为三个层次，即：面层、基层和垫层。
面层功能要求：结构性及功能性，足够的结构强度、耐磨、抗滑、平整、温度稳定性和不透水。
基层功能要求：足够的刚度和强度，水稳定性。
垫层功能要求：改善土基的温度和湿度状况，进一步扩散应力。
5、路面的分类（掌握）按照材料组成分类土路面v砂石路面v块体路面v沥青混凝土路面v水泥混凝土路面v复合式路面v其他路面按照路面力学特性出发，路面可分为三种类型：柔性路面、刚性路面、半刚性路面。
根据基层材料类型及组合的不同，可以将沥青混凝土路面划分为柔性基层沥青路面，半刚性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面和组合式基层沥青路面。
第 2章行车荷载1、车辆的类型、轮轴组合型式。
（了解）道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类。
客车：小客车、中客车、大客车。
货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。
绝大部分车辆的前轴为二个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总质量的三分之一。
汽车的后轴有单轴、双轴和三轴三种，大部分汽车后轴由双轮组组成，只有少量轻型货车由单轮组成后轴。
每根后轴的轴载大约为前轴轴载的两倍。
由于汽车货运向大型重载方向发展，货车的总质量有增加的趋势，为了满足各个国家对汽车轴限的规定，趋向于增加轴数以提高汽车总质量。
这样就出现了各种多轴多轮的货车，以减轻对路面的压力。
单轮组，双轮组和四轮组的含义：v单轮组：一根轴上每侧有1个轮子；v双轮组：一根轴上每侧有2个轮子；v四轮组：一根轴上每侧有4个轮子2.静态车辆对路面的作用——轮胎与路面之间的压强分布和接触形状。
ADAMS-Car路面生成技术总结
如果仅以基本行驶模型分析为目的，通常不考虑断点的影响，采用单斜率路面输入谱基本上就 可满足要求。假设不平度系数 G0 按下表取值，则斜率 p 通常取 2~2.5 为宜。
各种典型路面的不平度系数 G0 值 单位：m3/cycle 路面类型 高速公路 主干道 支路 范围 3×10-8~5×10-7 3×10-8~8×10-6 5×10-7~3×10-5 均值 1×10-7 5×10-7 5×10-6
2×10-8 4.6×10-7来自5.6×10-7 1.7×10-5
p1
斜率
p2
n0 /（cycle/m）
0.01 0.01 0.01 0.04
nd /（cycle/m）
— 0.30 0.20 0.16
高速公路（M1） 主干道（A5） 支路 MIRA 石子路
2.59 2.75 3.15 5.9
— 1.16 2.42 1.55
对于多道路面不平度的统计特性，以各通道的功率谱密度函数和各通道间的互功率谱密度函数 或相关函数来描述。相关函数 (n) 表示如下：
(n)
2
S LR (n)
2
S LL (n) S RR (n)
式中， S LR 为左右轮迹路面输入的互谱； S LL 为左轮迹路面输入的自谱； S RR 为右轮迹路面输入 的自谱。 数据处理后的路面数据通常以曲线的形式给出，其中单道路面不平度的表达形式应包括未经光 滑处理的功率谱密度和经过光滑处理的功率谱密度曲线。而对多道路面谱数据的描述，除各单道功 率谱密度曲线外，还应包括相关函数曲线。 3.2.2 路面输入模型 1、 频域模型 对于不同等级的路面，主要区别在于路面粗糙程度的不同，通常用路面不平度系数 G0 来表示其 粗糙程度。如果将一段平滑路面的所有频谱成分的振幅均按一定比例增加，实际上就可形成一段粗 糙路面的路面谱。这样，就可以方便地用一个通用的谱密度函数来大致表达不同粗糙程度的路面， 以作为车辆系统的输入激励。设计空间谱密度为 S ，空间频率（等于波长 的倒数）为 n （单位为 cycle/m） ，则二者的关系可用下式表式：
自动批量生成公路道路测量资料EXCELWPS表格水准测量平面放线
测量资料使用说明测量资料程序是一款简单实用的测量程序，为用户提供了一个更高效更准确的功能操作，帮助用户轻松完成《水准仪测量记录表》、《全站仪平面位置检测表》、《全站仪放线记录表》等的制作，包含导线点、水准点、平曲线（线元法）、纵断面、横坡超高计算等多个方面，实用程序，用户可以快速进行测量资料的记录、表格数据录入、表格管理等操作，方便快捷。
目录(一) 、功能特色 (2)(二) 、平曲线 (3)(三) 、断链 (5)(四) 、竖曲线(纵断面) (5)(五) 、超高数据表 (6)(六) 、标准路面参数表 (7)(七) 、水准点成果表 (7)(八) 、导线点成果表 (8)(九) 、原始数据表（进入正题） (9)(十) 、自动计算 (10)(十一) 重复九、十自动生成记录表 (11)(一)、功能特色1、本程序利用EXCEL、WPS电子表格，自动生成水准仪测量记录表、平面位置检测记录表、全站仪放线记录表。
2、适用于任何版本的EXCEL、WPS，无需安装，直接使用。
3、自动转点、自动计算坐标、自动偏差。
4、自动计算路面高程，减少数据输入。
5、支持交点法、线元法。
6、支持断链。
7、可以根据需求修改属于你自己项目的记录表。
8、除断链桩号前可以加”*”,其余桩号都应输入数字。
(二)、平曲线1、在空白处输入平曲线参数：（点号、交点坐标、交点桩号、半径、缓和曲线长度）备注：输入数据须为数字；没有缓和曲线，输入0。
2、点击“计算”按钮，自动计算（转角值、圆曲线长、切线长、主点桩号）(三)、断链在空白处输入断链桩号（备注：长链的断链重复桩号，在后断链桩号前加”*”）断链表(四)、竖曲线(纵断面)1、在空白处输入竖曲线参数：（桩号、标高、半径）2、点击“计算”按钮，自动计算（切线长、外距、竖曲线起点桩号、竖曲线终点桩号、转坡角、纵坡）(五)、超高数据表在空白处输入超高参数（桩号、横坡值、超高方式）备注：1、输入横坡变化点桩号处数据2、函数Lx(“缓和曲线长”, “超高横坡”, “路拱横坡”)计算路基由正常路拱横坡到单向路拱横坡时的长度；(六)、标准路面参数表在空白处输入标准路面构造参数备注：”中桩（判断路面宽度）”列为该段路面变化点终点桩号(七)、水准点成果表在空白处输入该线路全部的水准点参数备注：函数fszh(“X坐标”,”Y坐标”)，计算XY对应的桩号(八)、导线点成果表在空白处输入该线路全部的导线点参数备注：函数fszh(“X坐标”,”Y坐标”)，计算XY对应的桩号导线点成果表(九)、原始数据表（进入正题）该表是生成记录表的依据1、在”桩号”、”偏距”、”高程”、”工程部位”列，输入数据①函数lmgc0(“桩号”,”偏距”)，计算路面高程；②“工程部位”单元格以下内容为空白，视为一段工程。
Adams组合路面的创建方法
Adams组合路面的创建方法Adams/Car提供了方便的2D路面创建工具Road Builder，用户可用该工具创建各类常用路面。
但在做汽车动力学分析时，用户往往需要用到复杂的路面模型，用单一的路面模型不能满足整车分析需要。
这就需要用户根据Adams/Car的路面生成工具进行相对应的路面特征增加，以此来实现多种特征路面的创建。
Adams/Car允许无数个特征的创建，主要应用根据用户需求而定。
1、2D路面创建在Adams/Car中，点击Simulate->Full-Vehicle Analysis->Road Builder，弹出下图所示的路面创建工具。
点击File->Open,在弹出的文件选择框左侧选择mdids：//acar_shared/，在右侧文件夹选择项双击road.tbl，然后选择road_3d_plank_example.rdf。
其他参数不需要更改，主要修改路面的障碍特征即可。
点击Obstacle ，在Obstacle Type 选择pothole ，创建凹坑特征。
凹坑尺寸特征含义如右图所示。
修改Width （坑横向的跨度）为4，length 为0.4，Depth 为0.2，Start Location 改为-5，其他参数不更改。
设定好参数点击Save As ，把路面文件保存为pothole ，所创建路面特征如下图。
2、2D组合创建方法单一特征的路面模型对分析适用性较窄，因此需要创建多种特征组合的路面，来适应分析得需要。
在Adams/Car的Road Builder工具里，可在一个特征的基础上添加多种障碍特征。
保持pothole文件不退出，双击图标进入障碍设定添加项。
在Name空白处输入plank，点击Add，然后双击plank行，退回到特征参数的设定界面。
Obstacle Type改为plank，以下参数分别改为Width 4，Length 0.5，Friction 0.9，Start Location -7，Stop Location -10，Height 0.05，Bevel edge Length 0.002，Plank的参数意义如下图所示。
基于ＭＡＴＬＡＢ仿真的块石减速路面设计方法研究
总第３１９期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３１９ ２０２３第４期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．４Ａｕｇ．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０４．０２２收稿日期：２０２３ ０３ ２１第一作者：刘帅（１９９８－），男，硕士生。
基于ＭＡＴＬＡＢ仿真的块石减速路面设计方法研究刘 帅 杨 轸（同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 上海 ２０１８０４）摘 要 块石减速路面因其造价经济和减速性能良好等优点，在农村公路建设中具有广泛的应用价值。
针对目前块石减速路面平整度控制缺乏标准、设计指标模糊不清等问题，提出一种基于ＭＡＴＬＡＢ仿真的块石减速路面设计方法。
建立基于谐波叠加法的块石路面三维建模方法和１／４车辆模型进行仿真，通过分析车辆响应与路面不平度之间的关系，提出一种参数可调，理论可靠的仿真建模途径，并得到块石减速路面的有效设计方法。
结果表明，通过该方法仿真生成的块石减速路面可以达到令驾驶员主动减速的目的，减速效果良好。
关键词 农村公路 块石路面 路面不平度 驾驶舒适性 仿真中图分类号 Ｕ４９１ 车辆运行速度是影响交通安全的重要因素，路段的运行速度受到道路几何条件的影响和制约，在几何尺寸、视距等条件不良的路段宜采取措施降低车辆的运行车速，以减少事故隐患。
目前应用于低等级农村道路的限速措施除了限速警告标志以外，块石路面亦是常用方法。
但目前尚缺少针对块石路面的有效设计方法，表现在对块石的间距、高差等设计指标的范围并没有可靠的研究成果。
以至于在实际设计过程中缺乏有效的参考依据，尺寸设计的不合理常常导致其在使用过程中不能发挥预期的功能。
对块石减速路面等特殊类型路面的设计方法研究多从路面特征分析入手，建立路面仿真模型，并通过实车或仿真实验数据验证减速路面的可行性和有效性。
如，张存保等［１］提出一种新型振动减速路面，并通过ＴｒｕｃｋＳｉｍ软件仿真确定设计方案和主要参数。
广联达市政算量软件GMA教程路面篇
GMA 市政软件部分第一章新建工程一、进入软件左键单击（后文中“左键单击”都简称为“单击”）电脑屏幕左下角“开始”→将鼠标滑动到“程序”→再滑动到“广联达建设工程造价管理整体解决方案”→再滑动到“广联达BIM 市政算量 GMA2014”并单击，稍等片刻屏幕会出现“欢迎使用GMA2014”对话框→单击“新建向导”进入“新建工程：第一步，工程名称”对话框（如图 1.1.1）→填写工程名称为“道路工程”→可以选择清单库、定额库，用于套用做法。
→单击“下一步”出现“工程信息”（此对话框和计算没有关系，我们在这里可以不必填写，如图1.1.2）直接进入下一步。
→单击“下一步”出现“编制信息”（此对话框和计算没有关系，我们在这里可以不必填写）需要注意“基准标高”选项，虽与计算无关，但是与观察模型有关，当工程中检查井的设计标高很高，动态观察模型稍微一动就跑的很远时，可以调整此项，调整方法如果检查井的设计标高为210.897，则可以调整为200、210 之类的近似标高。
→单击“完成”，进入绘图区界面。
图1.1.1图1.1.2二、图纸管理图1.2.11、添加图纸，电子图纸的格式可以为“*.DWG”、“*.GVD”、“*.CADI”、“*.DXF”左键点击“CAD 图纸管理”（如图1.2.1），软件右侧会出现图纸管理窗体→点击窗体下“添加图纸”（如图 1.2.2），选择电子图纸所在的文件夹，并选择需要导入的电子图，图纸选择支持单选、拉框多选、按住Shift 或Ctrl 点击多选，图纸选择完毕之后点击“打开（”如图1.2.3）→此时弹出“请输入原图比例”窗体”（如图 1.2.4），可输入实际尺寸与标注尺寸的比→点击确定，图纸导入，界面出现滚动条；图1.2.2图1.2.3图1.2.42、导入pdf 文件左键点击“添加图纸”右边的下拉箭头，弹出“导入布局或PDF” （如图1.2.5）→点击“导入布局或PDF”按钮→选择PDF 图纸所在的文件夹，并选择需要导入的电子图→在“请选择空间”下拉框中，选择待导入的PDF 图中的页码（如图1.2.6）→选择完成后，点击“打开”，可将图纸导入Pdf 图纸导入之后，需要调整图纸比例：点击工具栏的“设置比例”功能→按鼠标左键选择第一点，按右键确认或者 ESC 键取消→按鼠标左键选择第二点，按右键确认或者 ESC 键取消，此时弹出“输入实际尺寸窗体”→输入所选择线段的实际长度，单位为 mm→点击确定，图纸自动调整完毕图1.2.5图1.2.63、导入布局左键点击“添加图纸”右边的下拉箭头，弹出“导入布局或PDF” （如图1.2.5）→点击“导入布局或PDF”按钮→选择图纸所在的文件夹，并选择需要导入的电子图→在“请选择空间”下拉框中，选择待导入的图纸空间（如图 1.2.7）→在“预览视口”中，可预览待导入的视口→在预览窗口选择需导入的视口，点击“打开”即可导入；若想导入多张视口，可在选择视口后点击“添加”，可添加多个视口，最后点击“打开”图1.2.7三、常见问题解答1、图纸无法导入原因1：极远端有图元。
车辆多体动力学仿真中的路面模型构造方法的研究
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车辆与动力技术
2012 年
面进 行 了 测 量 . 该 路 面 全 长 70 m， 采 样 间 隔 为 150 mm. 通过对采集来的数据进行处理， 去除其中 的奇异点和趋势项后得到了左右两侧路面不平度数 据如图 3 所示 . 由于路面数据太长，在实际建模中 采取了分段建模的方法 .
1 —摆架； 2 —角度 α2 传感器； 3 —托臂； 4 —陀螺； 5 —角度 α1 传感器和叶片弹簧 图1 双轨路形计
摆架可相对于托臂摆动 . 托臂和摆架总成有左右两 套，分别测量左右两侧路面的不平度 ； 两摆架间距 在 1 462 ～ 1 852 mm 间连续可调， 以适应不同车辆 对待测路面两侧间距的要求 . 路形计具体的工作原理如图 2 所示 .
图3
实测的左右两侧路面不平度数据
2
三维路面表示形式
图2
路形计工作原理图
+ 中图分类号： U270. 1 1 ； TP391. 9
文献标识码： A
Байду номын сангаас
Study on the Building Approach of the Road Model in Multibody Dynamics Simulation
CHEN Chao， WEI Laisheng， ZHAO Taoshuo （ China North Vehicle Research Institute，Beijing 100072 ，China） Abstract： The generating principle of road model and the building approaches to the 3D road model in multibody dynamics simulation software were proposed in this paper． The operational principle of dualtrack profilometer was introduced，and the roughness data of a proving ground were measured by this profilometer． Using these data，road models were built by several building approaches． By comparison， the advantages and disadvantages of each building approach were summarized． Key words： multibody dynamics simulation； offroad terrain； 3D road model； triangular patch element； road roughness； profilometer 车辆在越野路面上行驶特别是高速行驶时 ，由 不平路面输入的垂直激励通过车轮及悬架系统传递 给车体，引起车辆的振动 . 这些振动将影响车辆在 越野路面上的行驶速度、限制发动机动力性能的发 挥 . 路面不平度是车辆垂直响应的主要输入 ，因此 建立更加符合实际越野路面特点的三维路面模型就 成了进行车辆平顺性、机动性仿真研究的基础 . 由于常用多体动力学软件中提供的路面模型数 量有限，难以满足车辆仿真的所有要求，实际工作 中常常需要用户根据自己需要构造更加符合实际的 路面模型 . 本文将以实际采集的一段越野路面不平
沥青路面横向裂缝发展规律与影响因素分析
半刚性基层开裂对道路整体质量具有明显的影响，易显现出路面横向裂缝病害，需要准确探寻此类裂缝在时间轴线上的发展规律，同时明确具体的影响因素，在此基础上采取相适应的策略，从根本上解决沥青路面横向裂缝问题，保证车辆通行的平稳性与安全性。
1 裂缝的主要类型 在整个沥青路面的使用周期中，裂缝是最常见，最容易发生以及时间最早的路面病害，同时会随着路龄时间的增长越发严重。
本文以海南省某高速公路半刚性基层沥青路面病害为例，该公路的横向裂缝病害占比达到87%。
关于沥青路面横向裂缝的成因，主要考虑如下两个方面：一是无机结合料基层的性质，其发生干缩或温缩现象后相继开裂，受荷载的作用而逐步向上部道路结构延伸，最终路面出现反射裂缝；二是荷载作用，且以重载车辆的荷载作用最为明显，生成具有自上而下特性的疲劳裂缝。
以某高速公路段为例（车流量较大），对比分析裂缝，根据形态特征加以归类，具体如表1所示。
表1 不同裂缝形式和裂缝类型统计结果 根据表1内容展开分析：在该路段中，路面裂缝形式主要含两类，即贯穿与非贯穿，前者占据较大的比重（61.3%）；裂缝类型方面，则以反射裂缝略多（51.3%），但也存在一定量的疲劳裂缝（48.7%）。
进一步对不同裂缝形式的具体裂缝类型加以统计，具体内容如表2所示。
表2 不同裂缝形式中的反射裂缝和疲劳裂缝统计结果 根据表2内容展开分析：27条贯穿缝中反射裂缝数量达到21条，占比为77.8%，17条非贯穿缝中疲劳裂缝达到15条，占比为88.2%。
由此可见，贯穿裂缝中绝大部分为反射裂缝；而对于非贯穿缝，则以疲劳裂缝为主。
2 裂缝的时空发展规律2.1 裂缝在通车年限变化下的发展规律 在时间逐步推移之下，横向裂缝的发展具有阶段性的变化，引入横向裂缝间距（TCS）指标，将其用于量化分析。
随着TCS 的减小，裂缝的密度加大。
关于TCS 的具体计算方法，如下：TCS= 依托于该省高速公路病害检测数据，以通车年限为变量，探讨不同时间段下路面横向裂缝的间距。
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P2=ak2(k)*sin(2*3.14/L(k).*l+c); P=P+P2; end plot(l,P,'g'); title('F 级路面不平度函数 车速 20km/h') xlabel('l(单位:m)'); ylabel('路面不平度 q（t）单位：mm');
Gqf2=Gq0*n0^w*u2^(w-1).*f2.^(-w); n=1./L; %% F 级路面 车速 50km/h q(t) Ak1=linspace(0,0,1000); ak1=linspace(0,0,1000); k=1; while k<=1000 Ak1(k)=2*Gq0*n0^2*u1/(f1(1)+(k-1)*(f1(1)-f1(1000))/N)/(f1(1)+k*(f1(1)-f1(1000))/N)*(f1( 1)-f1(1000))/N; ak1(k)=Ak1(k)^0.5; k=k+1; end t=linspace(0,500,800); k=1; c=6.28*rand(1); q=ak1(k)*sin(2*3.14*f1(k).*t+c); while k<=999 k=k+1; c=6.28*rand(1); q2=ak1(k)*sin(2*3.14*f1(k).*t+c); q=q+q2; end plot(t,q,'y'); title('F 级路面不平度函数 车速 50km/h') xlabel('t(单位:s)'); ylabel('路面不平度 q（t）单位：mm');
ans =108.3528 通过对比标准路面谱可以发现 F 级的路面的公差平均值是 121.81， 它的范围是 86.13 到 172.26，而所构造的路面公差值是 108.3528 是符合 要求的。 Fs=1/0.8; [pxx,f]=psd(q,200,Fs); loglog(f,pxx); grid on; hold on; t=0.01:10; y1=8192./t.^2; y2=32768./t.^2; loglog(t,y1); grid; loglog(t,y2); grid; 得到的图形如图：
生成路面谱
一：B 级路面的空间频率功率谱密度函数 利用 Matlab 编程，程序如下：
%% B 级路面 clear; Gq0=64; n0=0.1; w=2; L=linspace(35,9100,1000); N=1000; Gqn=Gq0*(n0*L).^w; u=100/3.6*1000; f=u./L; Gqf=Gq0*n0^w*u^(w-1).*f.^(-w); n=1./L; Ak=linspace(0,0,1000); ak=linspace(0,0,1000); k=1; while k<=1000 Ak(k)=2*Gq0*n0^2*u/(f(1)+(k-1)*(f(1)-f(1000))/N)/(f(1)+k*(f(1)-f(1000))/N)*(f( 1)-f(1000))/N; ak(k)=Ak(k)^0.5; k=k+1; end t=linspace(0,500,800); k=1; c=6.28*rand(1); q=ak(k)*sin(2*3.14*f(k).*t+c); while k<=999 k=k+1; c=6.28*rand(1); q2=ak(k)*sin(2*3.14*f(k).*t+c); q=q+q2; end plot(t,q); title('B 级路面不平度函数 车速 100km/h') xlabel('t(单位:s)'); ylabel('路面不平度 q（t） (单位：mm)');
运行程序后得到的结析 F 级路面在车速 50km/h 时的不平度图， 可以发现路面不平 度 q(l)介于-400 到 400 个毫米之间，应该是符合 F 及路面的要求的。 Matlab 程序：
%% F 级路面 车速 20km/h q(t) Ak2=linspace(0,0,1000); ak2=linspace(0,0,1000); k=1; while k<=1000 Ak2(k)=2*Gq0*n0^2*u2/(f2(1)+(k-1)*(f2(1)-f2(1000))/N)/(f2(1)+k*(f2(1)-f2(10 00))/N)*(f2(1)-f2(1000))/N; ak2(k)=Ak2(k)^0.5; k=k+1; end t=linspace(0,500,400); k=1; c=6.28*rand(1); Q=ak2(k)*sin(2*3.14*f2(k).*t+c); while k<=999 k=k+1; c=6.28*rand(1); Q2=ak2(k)*sin(2*3.14*f2(k).*t+c); Q=Q+Q2; end plot(t,Q,'r'); title('F 级路面不平度函数 车速 20km/h') xlabel('t(单位:s)'); ylabel('路面不平度 q（t）');
运行程序后得到的结果如图 2 所示：
图 2：F 级路面不平度函数 车速 50km/h
通过分析 F 级路面不平度函数在车速 50km/h 时的不平度函数图， 可 以发现路面不平度 q(t)介于-400 到 300 个毫米之间， 应该是符合 F 及路面 的要求的。 Matlab 程序：
%% F 级路面 车速 50km/h q(l) l=linspace(0,10000,20000); k=1; c=6.28*rand(1); P=ak1(k)*sin(2*3.14/L(k).*l+c); while k<=999 k=k+1; c=6.28*rand(1); P2=ak1(k)*sin(2*3.14/L(k).*l+c); P=P+P2; end plot(l,p,'b'); title('F 级路面 车速 50km/h') xlabel('l(单位:m)'); ylabel('路面不平度 q（l）');
运行程序后得到的结果如图 5 所示：
图 5：F 级路面 车速 20km/h
通过分析 F 级路面在车速 20km/h 时的不平度图， 可以发现路面不平 度 q(t)介于-300 到 300 个毫米之间。 （2）对所构造路面进行验证 求所构造的路面的路面平均值和公差值 sum(q)/800 sqrt(sum(q.^2)/800) ans =3.9159
运行程序后得到的结果如图 1 所示：
图 1：B 级路面不平度函数 车速 100km/h
通过分析 B 级路面不平度函数在车速 100km/h 时的不平度函数图， 可以发现路面不平度 q(t)介于-10 到 15 个毫米之间， 应该是符合 B 及路面 的要求的。 二：F 级路面的空间频率功率谱密度函数 （1）利用 Matlab 编程，程序如下：
%% F 级路面 clear; Gq0=68143.4; n0=0.1; w=3.8; L=linspace(35,9100,1000); N=1000; Gqn=Gq0*(n0*L).^w; u1=50/3.6*1000; u2=20/3.6*1000; f1=u1./L; f2=u2./L; Gqf1=Gq0*n0^w*u1^(w-1).*f1.^(-w);
运行程序后得到的结果如图 4 所示：
图 4：F 级路面不平度函数 车速 20km/h
通过分析 F 级路面不平度函数在车速 20km/h 时的不平度函数图， 可 以发现路面不平度 q(t)介于-300 到 400 个毫米之间，对比车速在 50km/h 时的不平度函数图，我们可以发现两张图的路面不平度数量级是一样的， 虽然 20km/h 的路面不平度要比 50km/h 的路面不平度的范围要广一些， 但是仔细观察可以发现 20km/h 的路面不平度大部分介于+-200mm 之间， 而 50km/h 的路面不平度超过+-200mm 的要多一些， 所以说得到的结果是 符合实际情况的，即车速越低，路面不平度值越小。 Matlab 程序：