路表水膜厚度对路面抗滑性能研究

周 琼 赵 康

（1南京体育学院 基建处， 南京 210014；2南京林业大学 土木工程学院， 南京 210037）

0 引言

改革开放以来，我国基础建设快速增长，交通运输行业急剧发展，随之而来的交通安全问题是现阶段研究的热点问题。交通事故的产生原因纷繁复杂，根据相关数据[1]，恶劣天气事故频发，尤其是雨天车辆制动距离减小，视线受阻等因素，造成了雨天事故数量远远超出其余因素。降雨过后，路面的抗滑性能明显降低，经统计老旧公路抗滑性能在雨天下降的更为剧烈，事故频发。国内学者[2][3]对于道路水膜的厚度计算以及其对于路面的抗滑影响都做了大量的研究，将水膜厚度的影响因素总结为降水强度、排水长度、路面坡度等。

1 理论分析

本文研究路面水膜时是基于路面的坡面径流为恒定流。本文中所讨论的坡面径流属于恒定流。在建立路面水膜厚度 与各个因素关系的方程时，其中包括坡面径流沿坡面方向上微段液流的连续性方程，它为建立模型中降雨补给与断面径流流量等参数的关系具有重要的意义，它也在很大程度上简化了路面水膜厚度的基本微分方程，给微分方程的求解带来了方便。

现阶段笔者已经做了大量前期理论推导工作，基于恒定总流连续性方程建立了坡面径流的模型[4]，在此基础上截取隔离段水流，推导了连续性方程与动量方程，以不计入雨水下渗损失推导了关于路表水膜厚度的基本微分方程，即：

笔者通过理论分析得出在本文的研究前提下，水膜的厚度在0～5mm之间，然而这0～5mm的水膜厚度对于实际行车安全有多大影响，其影响规律如何，徐进行室内试验来研究分析。

2 试验研究

在原有理论基础上，本小结进行室内试验来分析研究水膜厚度对于路面抗滑性能的影响规律。抗滑性能是路面设计的一个重要指标，抗滑性能的优劣直接决定了车辆制动距离的大小，是评价路面形成安全的一个重要指标。

试验使用摆式摩擦仪对两块试块在不同水膜厚度下的抗滑指标摆值进行测试分析。

图1 试验所用试块

随着路表水膜厚度的提升，路面的抗滑性能是持续降低的。在相同工况下摩擦系数不同测点的BPN值也是呈现相同的变化趋势。从测试数据来看，水膜呈现的初期对于抗滑性能的衰减作用非常明显，摩擦系数值下降17.7%，当水膜厚度逐渐提升，水膜对于路面抗滑的衰减作用趋于平缓。究其原因，水膜呈现初期是路面状态的急剧转变，由干燥状态转变为潮湿，这是摩擦系数急剧下降的主要原因，随后路面水膜厚度逐渐增大由潮湿转变为潮湿状态，此时路表的主要变化仅仅在于水膜厚度的增加，此时水膜厚度增加，摩擦系数减小，安全系数降低，但降低的幅度是逐渐平缓的。

表1 不同状况下摩擦系数平均值统计表

图2 摩擦系数随水膜厚度变化的趋势图

3 结论

本文建立了路表水膜厚度理论方程，根据理论计算结果，进行了室内试验，得出以下结论：

（1）随着路表水膜厚度的增加，路面摩擦系数存在是逐渐降低的趋势。

（2）同种路面类型，干燥清洁路面的BPN值最大。湿润路面比潮湿路面相比，摩擦系数有下降；湿润路面比干燥路面相比，摩擦系数显著下降。

（3）路表干燥与否直接影响到路面摩擦性能的改变，而水膜厚度变化时路表摩擦系数变化幅度相对较小。