沥青路面噪声特性及其长期演变规律研究

Tire/pavement noise has a great influence on the life of people around the world. However, there are few researches on the characteristics of tire/pavement noise and its long-term evolution based on the properties (i.e. texture, internal structure, and material properties) of asphalt pavement. Firstly, this project is proposed to study the 2-D and 3-D evaluation system of texture of asphalt pavement and internal structure of asphalt mixture based on image, spectrum and fractal dimension analysis technologies. Secondly, the influence of texture of asphalt pavement, internal structure and material properties of asphalt mixture on the tire/pavement noise is also proposed to be studied in this project with the experimental and theoretical support of the tire/pavement interaction loop testing road. At the same time, the numerical simulation model of tire/pavement noise is proposed to be built based on finite and boundary element analysis methods to study the characteristics of tire/pavement noise. Finally, experiments are planned to be conducted on the tire/pavement interaction loop testing road to study the long-term evolution of tire/pavement noise. It is also planned to build the prediction model of tire/pavement noise based on the testing data. The results of this project are expected as a powerful and reliable theoretical support to the reduction of the tire/pavement noise and the design, construction, and maintenance of low-noise asphalt pavement.

轮胎与路面耦合作用产生的噪声（从路面角度，可简称为路面噪声）已经对人们的生产和生活造成了严重的影响，但是目前基于沥青路面表面构造、混合料内部结构及材料特性对其噪声的影响规律（沥青路面噪声特性），以及沥青路面噪声特性长期演变规律的研究较少。本研究首先基于数字图像技术、波谱分析及分形维数评价法，建立沥青路面表面构造及其混合料内部结构的二维、三维评价体系，在此基础上，通过轮胎/路面交互作用环形足尺试验平台试验分析与理论研究，分析表面构造、内部结构及材料特性对沥青路面噪声的影响规律，并应用有限元和边界元相结合的方法，建立沥青路面噪声数值模拟分析模型；然后，通过不同沥青路面在轮胎/路面交互作用环形足尺试验平台的加速加载试验研究，获取沥青路面噪声特性的长期演变规律，并建立沥青路面噪声预测模型。本项目研究成果将为降低沥青路面噪声水平、低噪声沥青路面的设计及养护提供可靠的理论依据，具有重大的理论指导意义。

噪声污染，尤其是城市道路胎/路交通噪声，给人们的生产和生活造成了越来越大的干扰与危害。本项目在国家自然科学基金的支持下，依托申请人主持创建的“道路表面功能实验室”，对沥青路面噪声特性及其长期演变规律开展了详细研究。.本项目运用图像处理技术，研发了沥青路面表面构造及混合料内部结构评价方法及相应的评价指标体系；在此基础上，研究了沥青混合料级配类型、公称最大粒径、集料类型、油石比及粉胶比对沥青路面表面构造及混合料内部结构特性的影响，揭示了沥青混合料材料特性对沥青路面表面构造及混合料内部结构的影响规律，并分析了空隙率、集料倾斜角及砂浆与路面表面构造之间的相关性，构建了路面表面构造水平预测模型，揭示了混合料内部结构与沥青路面表面构造间的耦合关系，并分析了路面表面构造特性、混合料内部结构及混合料材料参数对沥青路面噪声影响规律；基于ABAQUS显式动力学分析，初步构建了“轮胎-路面-空气”流固耦合噪声数值分析模型；并研发了具有沥青路面足尺多参数室内加速磨耗仪，以此分析了沥青路面长期服役过程中其材料特性及表面构造衰变对沥青路面噪声特性的影响，进而揭示了沥青路面噪声长期演变规律。.本项目研究成果，为控制道路胎/路噪声污染提供了科学理论依据，为环境友好型低噪声沥青路面优化设计理论体系构建提供了理论支撑，对 “安全、安静、生态、文明”的宜居公园城市建设具有理论指导作用。