中文摘要：

路面积雪结冰是冬季行车安全的最大隐患，全球每年由于路面结冰所造成的直接经济损失平均达数亿元。本项目针对道路压实冰雪表面结冰的特点，研究其特质特性，分析其物理力学性能，建立其破坏准则；研究不同路面材料、不同环境温度条件下冰雪与路面之间的结合强度，揭示其冻结机理和规律，为城市道路清雪装备的相关设计奠定基础；研究曲面圆盘除雪刀具同时完成切、压、掀、刮、推五项功能的工作机理及路面压实冰雪在曲面圆盘作用下的破碎、分离过程；研究道路压实冰雪的去除工艺，采用分体组合独立随动仿形破冰除雪技术、自激振动减阻避障技术，确保路面不受损坏；研究压实冰雪清除装备关键部件的工作原理，提出实现原理的设计和参数优化方法，研制出节能、高效、不损伤路面的新型机构，完善道路破冰除雪的基本理论，掌握其关键技术。研究成果将解决道路压实冰雪清除过程中用工量大、效率低等关键环节，为道路冰雪清除技术和机具研制提供科学的理论依据和方法。

结论摘要：

我国北方冬季大部分地区一直被清雪问题所困扰，未能及时清除的道路积雪经过车辆和行人的反复碾压、气温变化的反复融冻，形成了表明结冰、内部含杂的板状、冰膜状坚实冰雪。坚实冰雪覆盖的路面给车辆和行人带来不便的同时也增加了发生交通事故的几率。城市路面积雪结冰己成为世界公认的“白色”城市危害。因此，研发新型、快速、环保、高效的道路坚实冰雪清除设备至关重要。 在对冰雪颗粒微观描述的基础上，基于Bazant思想构建了冰雪微观结构模型，将冰雪微观结构变形机理与宏观连续行为联系在一起，建立了坚实冰雪本构模型。利用冰雪单向压缩破坏试验和三轴加载破坏试验，分析了处于道路边缘无侧压的冰雪及处于道路中间有围压冰雪的受力状态及破坏特性。试验结果证明了所建立坚实冰雪本构模型的合理性及适用性。 基于冰雪本构模型及切屑剥落过程，建立了刀具切入冰雪出现破坏裂纹临界状态的物理模型，对除雪刀具进行了力学特性分析，给出了坚实冰雪切削破坏的数学模型，建立了新的冰雪破坏准则。搭建了测量冰雪切削阻力的试验台，进行了坚实冰雪切削破坏试验，试验证明了所建立破坏准则的合理性。 针对不同状态、不同密度的坚实冰雪，研发了凹盘式及立铣式除雪关键部件，两种部件均创新的采用了分体组合独立随动仿形机构，仿形越障效果优良，除净率高。在 三种路况条件下实施了凹盘式及立铣式两种样机除雪工作性能和作业质量的综合试验。试验结果表明，凹盘式及立铣式除雪样机均运转良好，除雪作业效率高，除净率均高于90%，参数设定及各项指标均能达到除雪作业要求。两种样机的除雪试验为坚实冰雪清除技术研究及除雪机具开发提供了理论依据。