水泥砼路面曲線拉槽機隨動刀架刀具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 故死亡人數(shù)均在萬人以上，居世界第一，并頻頻被國外媒體所報道。鑒于這種情況，在 2020年 ~2020 年，國家加大對交通運輸?shù)耐顿Y力度，并推出一系列 交通安全的管制措施，建立了更為廣泛的道路網(wǎng)絡，以減緩由于交通量驟然增大引發(fā)的交通事故，尤其是對高速公路超限超載治理有所成效，使得交通事故發(fā)生率較前幾年有所下降。 大量交通事故的調查分析表明，引發(fā)交通事故的原因是多方面的，但主要可分為人、車、路和環(huán)境四個方面的綜合作用。這四種因素中，人、車和環(huán)境因素是隨機出現(xiàn)，不易短期得到解決，只能通過長期普及交通安全知識等手段來加以限制。然而，在道路因素上，卻可通過改善道路使用性能，降低交通事故發(fā)生率。 在道路的使用性能中，引發(fā)交通事故發(fā)生的主要因素是路表抗滑性能不足。研究資料表明伙濕路面事故 (雨天事故 )的嚴重性與路面的抗滑能力密切相關。因此，路面在使用過程中保持一定的抗滑性能，對減少因滑溜而產生的事故是十分重要的。 分析抗滑力對交通事故的影響主要路面表面特性，以及道路的最不利狀態(tài)一表面積水對抗滑性的影響有關。水的潤滑作用降低了粗糙表面的摩擦系數(shù)，當水膜達到一定的厚度時，高速滾動的輪胎和水膜之間會由于真空吸力而產生一種懸浮力，使得輪胎脫離與面層材料的接觸狀態(tài)，如同在水墊上行駛一般。此時，制動和轉向操作幾乎失靈，極容易誘發(fā)交通事故。 速度 / km h1 圖 刻槽路 面路齡 1~4 年路面路齡與摩擦系數(shù)下降率關系 下降率 % 4 圖 刻槽路面路齡 7~10 年路面路齡與摩擦系數(shù)下降率關系 上圖中的下降率為動態(tài)摩擦系數(shù)值 (DF)從速度 20km/h增加到 80km/h時下降的百分率。從圖中可以看出，刻槽 1~4 年后，路面的 DF 值年均下降率隨速度增加迅速降低，既高速行駛受路齡影響更大。這是因為在路面使用初期，車輛首先磨損粗構造，而粗構造對高速行車的影響大于低速行車。 7~10 年后，刻槽路表的 DF 值年均下降率也隨速度增加而降低。這是因為，隨著 使用年限增加，細觀構造和宏觀構造都處于一個穩(wěn)定的磨耗狀態(tài)，故摩擦系數(shù)變化較平穩(wěn)。由上述分析可知，路面抗滑性能隨著車輪對路面的磨損作用而呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。當磨損到一定時間后，路面的抗滑性會降低到一種無法滿足安全行駛的要求，將會使行駛車輛轉向不靈，制動距離加大，極易引發(fā)交通事故。因此，應采取措施，避免水泥混凝土路表構造衰減過快，則問題又演變成采用何種方法評價不同技術措施的改善效果。所以，對水泥混凝土路表拉槽防滑進行研究，是有重要的工程意義和社會意義。 截止目前，通過對國內外研究資料的調查發(fā)現(xiàn)，涉及水泥混凝土路 面抗滑性能衰減規(guī)律的相關研究較少，而瀝青混凝土路面在抗滑衰減規(guī)律研究方面內容較多。國內外研究機構對于路面抗滑構造衰減規(guī)律的研究方法主要有兩種 :一是現(xiàn)場調查統(tǒng)計法，二是室內模擬法，兩種方法各有優(yōu)劣。 現(xiàn)場調查統(tǒng)計法是通過對試驗路段 (含環(huán)道試驗 )或路網(wǎng)抗滑性能指標進行長期、連續(xù)地觀測，來獲得路面抗滑性能衰減的一般性規(guī)律。這種方法出現(xiàn)較早，最初可能來自于路段 (網(wǎng) )抗滑性能的定期檢測，以及相關路段的事故率統(tǒng)計。研究人員在對數(shù)據(jù)分析的過程中發(fā)現(xiàn)，路面的使用壽命不同，其發(fā)生交通事故的概率水平也不相同，抗滑性能檢測數(shù)據(jù)具 有不同的分布水平 :通過分析連續(xù)數(shù)年累計的路面抗滑性能檢測資料，在一定程度上，可以獲知路面抗滑性能的變化規(guī)律，并且可以為養(yǎng)護決策服務提供參考。后來，由于路網(wǎng)調查路面管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫日益完善，為抗滑性能衰減研究提供了便利。抗滑性能衰減方面的研究，以英國運輸和道路研究所速度 / km h1 下降率/ % 5 (TRRL)的研究起步最早，并且最具有代表性。在利用自制設備連續(xù)多年的抗滑性能檢測的基礎上， TRRL 早在 1973 年就以國家道路網(wǎng)抗滑標準指南 LR51o 的形式，按照路段的抗滑困睡情況，根據(jù)由難至易的次序規(guī)定了 4 種不同路段的抗滑標準建議值；英國運輸部 1976 年公布的技術備忘錄 H16/76 中，又根據(jù)公路設計類型、交通流量的不同，對新建公路的骨料性質和構造深度提出了要求 :考慮到一年當中抗滑性能的變化高達 25%，因此 TRRL 采用夏季平均 SCRIM 系數(shù)法 (即 MASSC 法，在限定的試驗季節(jié) 5~9 月份獲得至三個 SCRIM 系數(shù)平均值 )作為不同季節(jié)路面抗滑能力比較的基礎。 目前，國外對水泥路面的抗滑衰減規(guī)律研究主要是以現(xiàn)場調查統(tǒng)計法為主，如美國華盛頓州交通部 (WSDOT)，在 1998 年 8 月對該區(qū)十三段道路進行路面磨損、輪跡帶和表面構造關系進行了評價。這十三段道路均在 1995 年 9 月開通使用，且都滿足1994 年 WSDOT 標準規(guī)范要求 (規(guī)范要求槽深大約 英尺 =，槽間距 英寸=)，按抗折強度分為三種 :抗折強度 550psi，水灰比 :；抗折強度 650psi，水灰比 :；抗折強度 900psi，水灰比： 。 經(jīng)實際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在 1998 年 ~2020 年間，抗折強度為 900Psi 的混凝土路面在經(jīng)過 3 個冬季后，車輪磨損程度很小，而抗折強度為 550psi 和 650psi 的混凝土路面的表面紋理已經(jīng)開始出現(xiàn)一定程度的破損。 我國在公路發(fā)展前期對路 面抗滑能力研究的重點，主要是集中在抗滑石料的選擇、混合料的配合比設計以及施工環(huán)節(jié)監(jiān)控，而在路面使用狀態(tài)下抗滑性能的衰減方面進行的研究工作相對較少，主要原因是衰減歷時較長、實際行車條件難以準確模擬、試驗方式及結果的差異性等。交通部路面石料抗滑性能研究攻關組在進行路面抗滑標準的研究時，采用與路面同種材料、同種工藝制成的規(guī)格為 220xll0x25mm 的路面試塊，并埋設于行車道上，每季度測定一次試塊的擺值，觀察其抗滑性能的衰變。經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，在路面使用初期，摩擦系數(shù)下降很快，在 1 年左右時間達到穩(wěn)定狀態(tài)，之后下降緩慢。 因此，僅以路面竣工時驗收的摩擦系數(shù)表征路面抗滑性能不合理。因為，即使是最差的石灰?guī)r，這時也能達到要求，但其在通車后，會快速被磨損，造成抗滑性能急劇降低。 課題研究的意義 為提供足夠的行車附著力，新鋪筑的水泥混凝土路面需要進行糙化，方法有拉毛、拉槽等。拉毛是在水泥混凝土路面剛剛鋪筑完畢時，用粗糙的織物在表面拖出粗糙紋理，達到防滑目的；但 在我國 更常見的是拉制防滑槽，就是用專用工具在剛鋪筑完的未完全凝結的 水泥混凝土路面上刻劃出 2～ 3mm 深、 5～ 10mm 寬、均勻分布的淺槽。拉槽方向通常有垂直于道路方向（橫 向拉槽）和平行于道路方向（縱向拉槽）兩種， 6 分別在道路縱向和橫向提供較大的摩擦力，而以垂直于道路方向的拉槽即橫拉槽較常見。拉槽方法一般是以類似多齒耙子的工具進行手工拉槽，全憑操作人員感覺控制拉槽質量，不僅效率低，而且工藝和質量不穩(wěn)定；實際工作中迫切需要采用機械拉槽。 1998 年長江特大洪水后，為貫徹黨中央、國務院災后重建工作要 “ 運用先進技術，堅持質量第一 ” 的指示精神，長江水利委員會綜合勘測局研制了 LC2 型全自動監(jiān)控式拉槽機。該機為機電、液壓、電腦監(jiān)控一體化設計，在工程中得到廣泛應用。本機具有成槽連續(xù)、不分叉 、槽形規(guī)則完整、成槽效率高、結構緊湊、操作簡單、自動化程度高、使用方便等特點；具有電腦監(jiān)控、調整、顯示和打印等功能，全機為自動化控制。該機結構示意圖如下： 圖 13 LC2 型全自動監(jiān)控式拉槽機機頭結構示意圖 據(jù)了解，關于非直線拉槽的研究很少。國外有采用圓筒形刀具在經(jīng)過長期使用已經(jīng)磨光的水泥砼路面上磨制圓環(huán)防滑槽的試驗，由于效率低 、 刀具耗損大，難以大面積使用 。 1998 年，黑龍江省交通科學研究所研制出在水泥砼路面鋪筑過程中能夠壓制折線形防滑槽的輥子，并 在哈同公路方正支線鋪筑了 試驗路；但壓槽輥加工復雜，費用昂貴，而且難以適應路面起伏，同時仍然是手工操作。 設計的主要內容與意義 本設計的主要內容是設計一種能夠在新鋪筑的水泥混凝土路面上拉制折線形狀防滑槽的拉槽機械的關鍵部件 —— 刀架和刀具，在實際路面有微小起伏的情況下仍然能夠拉制出需要的防滑槽，而且能夠實現(xiàn)預定的曲線槽型。 與常用的橫拉槽相比，折線形狀的拉槽能夠產生多向防滑性能，在車輛轉彎或行駛意外失控時，能夠提供更大的側向防滑力。折線防滑槽由于線形復雜，相鄰作業(yè)面間槽形需要匹配，單純手工操作難以實現(xiàn) ；采用機械拉槽既能減輕勞動強度，提高勞動效率，又能可靠地實現(xiàn)復雜槽型，提高拉槽質量，是水泥混凝土路面防滑槽作業(yè)的發(fā)展趨勢，但在技術上有一定難度。 進給油缸 電機 減速器 進給滑架 機身 刀架 刀頭架 滑塊 連桿 偏心盤 7 第 2 章 水泥混凝土路面特點分析和施工工藝概述 根據(jù)我國的資源環(huán)境，因地制宜、積極推廣和發(fā)展水泥混凝土路面，有利于合理利用我國的水泥資源，帶動相關行業(yè)發(fā)展，同時，可降低對進口瀝青資源的依賴， 提高國家在公路建設中投入資金的使用率。 水泥混凝土路面概念 水泥混凝土路面包括素混凝土、鋼筋混凝土、纖維混凝土和混凝土小塊鋪砌等面層板和基層所組成的路面。目前采用最廣泛 的就是素混凝土路面，簡稱混凝土路面，即除接縫區(qū)和局部范圍邊緣和角隅外不能配筋的混凝土路面。在我國，水泥混凝土路面主要有以下幾種。 常規(guī)混凝土路面 我國于 20 世紀 80 年代末從國外引進，而且抗沖擊、抗凍、抗裂等性能也大大提高，有利于延長路面使用壽命、減小路面截面厚度。 碾壓混凝土路面 我國于 20 世紀 80 年代末從國外引進，收效較大，目前主要用于低速和重荷載道路、重型汽車停放場等的鋪筑。 鋼纖維混凝土路面 鋼纖維能提高路面強度和韌性，而且抗沖擊、抗凍、抗裂等性能也大大提高，有利于延長路面使用壽命、減小路面截面厚度。 接縫鋼筋混凝土路面 該種路面的橫向接縫的間距較常規(guī)混凝土路面大，可大大減少接縫數(shù)量，但造價較高。 水泥混凝土路面結構特征 水泥混凝土路面具有良好的使用特性，具體說明如下：水泥混凝土具有較高的抗壓、抗彎、抗拉和抗磨等力學強度。混凝土路面的抗彎強度達 ～ ，抗壓力強度達 30MPa～ 40MPa，具有較高的承載力和擴散荷載能力。 穩(wěn)定性好 水泥混凝土路面的水穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好，特別是其強度能隨時間而增長，因而，水泥混凝土 路面用于氣倏條件急劇變化地區(qū)時，不易出現(xiàn)瀝青路面的某些穩(wěn)定性不足的損壞。 8 耐久性好 由于水泥混凝土路面的強度和穩(wěn)定性好，無需很多的養(yǎng)護和維修，使用耐久。 抗侵蝕能力強 水泥混凝土對油和大多化學物質不敏感，具有較強的抗侵蝕能力。 養(yǎng)護費用少 在正常設計和施工養(yǎng)護的條件小，水泥混凝土路面的養(yǎng)護工作量和養(yǎng)護費用僅約為瀝青路面的 1/3～ 1/4。當然，水泥混凝土路面也存在一些不足之處，具體說明如下：①筑初期投資大； ② 水泥和水的用量大； ③ 水泥混凝土路面接縫是水泥混凝土路面的薄弱點，一方面 增加了施工的復雜性，另一方面在施工和養(yǎng)護不當時易于導致錯臺和斷裂等操作的出現(xiàn)，影響路面平整度； ④ 修筑時養(yǎng)生時間長（ 14～ 21 天）；⑤修補困難。水泥混凝土路面的不足之處需要通過良好的施工工藝、合理的管理措施以及高效的資金利用率來逐步解決， 而其具有的顯著特點，能適應現(xiàn)代汽車運輸載重量大、速度高且密度大的要求，決定了水泥混凝土路面具有良好的應用前景。 水泥混凝土路面的施工工藝 水泥混凝土路面施工工序為：施工前期準備→安裝模板或軌模→筑作接縫和安裝鋼筋→制備和運送水泥混凝土→水泥混凝土的攤鋪與搗實→水泥混 凝土層的修整與光面→拉毛防滑槽→拆模與養(yǎng)生→添縫與開通。完成上述工序，應視機械化強度、機械的類型和施工方法來決定。 傳統(tǒng)的水泥混凝土路面施工方法 為減少大型設備的購置，傳統(tǒng)的水泥混凝土路面施工均在不同程度上采用了人工和機械施工相結合的施工工藝，比如水泥混凝土的拌和、運輸借助機械工具完成，而攤鋪、振搗、壓入桿件、切縫、整平和拉毛等工序全部由人工完成。為提高施工效率，保證施工質量，結合工程實踐經(jīng)驗，又出現(xiàn)了“ 4222”法，即在人工進行水泥混凝土路面澆筑過程中，根據(jù)現(xiàn)有機具的使用性能，如何能使混凝土路面的 平整度、密實度、強度都能達到設計要求的各種機具的最佳組合方式，即 4 根插入式振動棒、 2 塊平板振動器、 2 根振動梁、 2 根提漿滾筒、 2 把刮尺，取得了一定的效果，但傳統(tǒng)的施工方法越來越難于適應我國水泥混凝土路面里程增長的需要，近幾年，一些現(xiàn)代化的施工方法不斷從國外引進，得到推廣應用。 水泥混凝土路面滑模施工 水泥混凝土路面滑模施工以滑模攤鋪機為核心，是國際上建設高質量水泥混凝土路面的現(xiàn)代化機械施工技術，適用于新建、加鋪水泥混凝土路面、連續(xù)橋面，尤其是 9 新建高等級路面，一級路、高速路等的連續(xù)施工， 可同時完成 2～ 3 車道路面及道牙施工， 最佳攤鋪速度為 1m/min～ 2m/min。 水泥混凝土路面滑模施工工藝流程為： 混凝土攪拌→混凝土運輸→混凝土布料→滑模攤鋪→抗滑構造制作→后置縫制作→路面養(yǎng)護。滑模攤鋪機行走在平整穩(wěn)定的基層上，布料機鋪料松鋪系數(shù)應根據(jù)具體的坍落度選擇。為保證路面的平整度，一般攤鋪機都設置有超鋪角，帶超鋪角的攤鋪機超高按坍落度的 1/4 設置超鋪高度， 但不宜超過 8mm。 路面縱縫拉桿靠滑模攤鋪機配備的拉桿插入裝置自動插入；橫向施工縫、脹縫的傳力桿一般采用帶固定支架的傳力桿預先固定。抗滑