实测沥青路面温度场分布规律的回归分析

以实际运营中的沥青混凝土道路结构为试验对象,提出了一套完整的道路结构温度场实测方案。根据大量的实测沥青路面温度数据研究了沥青路面温度场的分布规律,并利用回归分析对沥青路面温度场与气温之间的相关关系进行了探讨。考虑到升温阶段和降温阶段气温对沥青路面温度场影响的差异,分别研究了基于升温阶段和降温阶段沥青路面温度与气温的相关关系,并给出了不同温变阶段下任意深度处沥青温度的预估模型。对实测数据与预估数据的比较表明:该模型具有较好的精确性与实用性。     

超薄沥青混凝土磨耗层适用范围及其施工工艺

超薄沥青混凝土磨耗层不仅可以作为预防性养护措施广泛应用于沥青路面、水泥路面、桥面铺装等养护维修工程来恢复路面使用性能,也可以作为表面磨耗层应用于新建路面来提高路表抗滑及排水性能。由于较小的摊铺厚度,超薄磨耗层对施工工艺要求较高,需要严格控制。经等效年度费用法分析,认为超薄磨耗层具有较好的费用效益。     

基于Abaqus的沥青路面摊铺碾压时间分析研究

沥青路面施工中,摊铺碾压时间是沥青路面质量控制的重要影响因素之一。运用传热学理论并使用Abaqus有限元分析软件对沥青路面摊铺碾压温度场在不同大气温度、沥青上面层厚度、初始摊铺温度、风速等条件下进行分析,计算发现:前6 min内,沥青路面上面层表面和底部的温度会急剧下降,而中部温度并没有上面层表面和底部的降温幅度大;沥青上面层厚度每提高0.5 cm,有效摊铺碾压时间可延长11%;初始摊铺温度每提高5℃,有效摊铺碾压时间可延长5.5%;风速每降低1.0 m/s,有效摊铺碾压时间可延长13.2%;若能在沥青路面上面层摊铺开始后的前几分钟内做好摊铺场地的保温隔风措施,能有效减缓沥青上面层表面温度的下降速率,延长有效摊铺碾压时间。     

钢桥面铺装体系温度应力特性研究

文章首先给出二维弹性层状理论下钢桥面铺装体系温度应力,在此基础上,提出应用二维粘弹性层状理论对钢桥面铺装体系的温度应力进行计算,并将计算结果与二维弹性层状理论体系及国际通用有限元计算软件SAP程序的计算结果进行了比较。同时,以国内某大跨径钢桥试验桥的铺装层结构体系为对象,研究了其周期性变化的温度应力,分别探讨了连续降温、不同降温速率及铺装层厚度变化对铺装层温度应力的影响。     

低噪声抗滑超薄磨耗层降噪抗滑技术在工程中的应用

结合道路养护维修的超薄磨耗层技术工程实例,从降低交通噪音和路面抗滑性能方面对低噪声抗滑超薄磨耗层应用进行研究。针对北京市城市交通道路在道路降噪和抗滑方面的需求,结合预防性养护的路面功能,铺筑低噪声抗滑沥青路面超薄磨耗层试验段,实现沥青路面降噪与抗滑性能的有效提升。通过采用过程通过法对现场路面噪声测试,并针对其功能层提出了超薄磨耗层与下卧层层间处置技术。通过现场检测结果表明,低噪声抗滑超薄磨耗层沥青路面与普通橡胶沥青路面相比,路面抗滑性能提高25%,噪声降低(1～4) d B;与普通沥青路面相比,噪声降低(3～9) d B,降噪抗滑效果良好。     

高温季节桥面沥青铺装层温度场预估

为了准确预估高温情况下桥面沥青铺装层内的温度分布状况,建立了基于热传导学的桥面铺装层有限元模型.对沥青路面不同深度下温度分布情况进行预估,并对相同气温变化下路面桥面温度场差异性进行研究.研究结果表明:桥面沥青铺装层温度分布状况与大气温度、太阳辐射变化有关,铺装层内温度最大值随深度不同分别出现在下午16:00～18:00,此时桥面铺装层温度大于路面温度2℃左右,最低温度出现在上午8:00,此时桥面铺装层温度小于路面温度3℃左右.     

钢-超高延性混凝土组合桥面结构力学性能分析及疲劳试验

为改善当前大跨径钢桥钢箱梁桥面板普遍存在疲劳开裂的现状,提升钢桥面铺装体系正常服役寿命,提出了一种钢-超高延性混凝土组合桥面方案:组合桥面主要由正交异性钢桥面板、配筋超高延性混凝土层和沥青磨耗层组成,钢桥面板上表面焊接栓钉,并设置防水黏结层,超高延性混凝土层与钢桥面板间通过栓钉相连,超高延性混凝土层上表面采取表面粗糙处理,并设置防水黏结层,确保与其上的沥青磨耗层之间形成可靠连接。以虎门大桥钢箱梁为背景,采用有限元软件Abaqus对所提出的组合桥面铺装体系进行了力学性能分析。分析结果表明:采用组合桥面铺装体系,可明显提升正交异性钢桥面铺装体系的整体刚度,使得正交异性钢桥面板关键受力部位的应力水平降低25%～45%,显著延长钢桥面板疲劳寿命。制作了足尺钢箱梁子结构试验模型并开展了疲劳试验研究,疲劳试验结果表明:在规范规定的疲劳车荷载及高于疲劳车荷载的疲劳荷载作用下,累计经历400万次疲劳试验后,组合桥面铺装结构铺装层和钢桥面板均未出现破坏迹象,采用钢-超高延性混凝土组合桥面,可有效延长钢桥面铺装结构使用寿命。研究成果为既有存在病害的钢桥钢箱梁承载力的恢复甚至提高,乃至新建钢桥的桥面铺装提供了一种有益的选择方案。     

基于钢桥面铺装层内部温度变化监测的隔热降温材料优选试验研究

为进一步探索对钢桥面沥青铺装层高温病害的预防性研究,该文利用热电偶连接数显装置的温度监测设备,在完成室外模拟监测钢桥面铺装结构内部温度试验检测方法和隔热降温型铺装结构设计的基础上,对分别基于MMA+纳米SiO_2气凝胶保温毡+GA+SMA钢桥面铺装结构和掺轻质空心玻璃微珠的MMA+GA+SMA钢桥面铺装结构以及MMA+GA+SMA普通钢桥面铺装结构进行了同一试验环境下的沥青铺装层内部温度监测。试验结果显示:相比普通钢桥面铺装结构,纳米SiO_2气凝胶保温毡对沥青铺装层可实现约18%的平均降温幅度,掺轻质空心玻璃微珠的MMA对沥青铺装层可实现约11%的平均降温幅度。综合沥青铺装层内部温度波动范围、平均降温幅度以及钢板与沥青铺装层温度的差异大小3个方面评判,认为设置有纳米SiO_2气凝胶保温毡的钢桥面铺装结构对沥青铺装层的隔热降温作用最为显著。     

钢桥面铺层温度场分析

为了准确确定钢桥面铺装层的使用温度条件,在分析钢桥面铺装温度场影响因素的基础上,结合钢箱梁桥梁段构造特点,确定了钢桥面铺装温度场的边界条件。并以热传导定律为基础,采用Abaqus有限元软件建立了含钢箱梁的桥面铺装层温度场分析模型,采用多个特征日温度条件参数,对钢桥面铺装表面、高弹改性沥青混合料SMA10与浇注式沥青混合料GA10层间、钢桥面顶板温度场变化规律进行了分析,结果表明:钢桥面铺装层使用温度区间为-10~70℃,具有夏季使用温度高、高温作用时间长的特点,使用温度超过50℃的持续时间可达13 h以上;在不同气候环境下,钢桥面铺装层不同深度处最高温度的滞后现象不明显,同时刻的最高温差仅为4. 4℃,但SMA表面与钢箱梁内部空气最大温差可达20. 3℃,与环境最大温差可达30. 7℃。此外,建立了关于太阳辐射强度、环境温度与钢桥面铺装层使用温度的计算模型。计算模型回归分析结果表明:太阳辐射强度对不同层位温度差影响较大,且影响程度高于环境温度。最后,结合现场监测数据,对计算模型进行了验证与修正,确定系数b的取值为1. 358,并对系数a进行了修正,使计算模型趋于简化,更为准确。     

沥青路面热效应及降温技术

为研究沥青路面的温度效应,分析现有降温技术的降温效果,该文对沥青路面的基本传热方式和影响因素进行了分析,并通过成型保水式、储热式和热阻式沥青混合料车辙试件,在高温季节将试件置于室外进行自然升温,采用温度采集仪对其温度数据进行采集,对不同的沥青路面降温技术的降温效果进行了分析。研究结果表明:沥青路面的传热方式包括热传导、热对流和热辐射,其温度特性受大气温度、太阳辐射、大气湿度和风速等因素的影响;保水式、储热式和热阻式路面降温技术均能有效降低路面温度,但保水路面的降温效果最好,储热路面的降温效果较差。     

超薄磨耗层NovaChip(R)层间抗剪强度试验研究

超薄磨耗层是一种性能优良的预防性养护技术(也可用于新建道路的表面层),其具有抗滑性能好、表面强度高、行车噪音低、防水性能突出等特点.超薄磨耗层技术使用效果的好坏与其混合料级配、温度、层间黏结材料性能及其洒铺量有着密切的关系.以室内模拟试验为基础,以AC- 13模拟原路面、NovaChip(C型)混合料作为磨耗层,制作复合型试件,采用多功能层间测试试验仪对试件进行直接剪切试验,研究了乳化沥青洒布量及温度对超薄磨耗层层间黏结能力的影响.     

新型路面养护材料-超薄沥青磨耗层混合料的设计及性能研究

该文介绍了采用改进的主骨料空隙体积填充法进行了超薄磨耗层沥青混合料的配合比设计,经室内试验验证沥青混合料路面具有良好的路用性能。同时介绍了高速公路维修工程中铺筑的超薄沥青磨耗层的应用。检测结果表明,与密级配沥青混凝土路面相比,超薄磨耗层沥青路面具有构造深度大、抗滑性能好、降噪效果明显等特点。     

水泥混凝土桥面超薄沥青混凝土铺装技术

在水泥混凝土桥面上铺装超薄沥青混凝土磨耗层上面层,用于水泥混凝土路面可改善路面行车舒适性;由于有较多的粗集料形成的骨架嵌挤结构,有着很好的水稳性,良好的构造深度和抗滑性能。对水泥混凝土桥面上铺装超薄沥青混凝土磨耗层上面层的施工工艺与质量控制措施进行了探讨。     

钢桥面改性沥青SMA10抗滑性能及衰变规律研究

为研究钢桥面改性沥青SMA10铺装抗滑性能及衰变规律,选用集料/沥青混合料摩擦特性测试仪,对不同温度条件与荷载水平条件下的试件进行加速加载磨耗试验,采集试验过程中的动态摩擦系数D_μ,同时采用摆式摩擦仪、铺砂法及激光扫描仪对加速磨耗试件的摆值BPN、构造深度MTD及断面平均构造深度MPD进行周期性采集,获取多因素条件下SMA10抗滑性能指标变化数据,并基于Asymptotic模型,采用归一法及导数极值法进行数据处理,建立抗滑性能评价指标与磨耗次数之间的相关性。结果表明：1)随着磨耗次数的增加,SMA10的抗滑性能衰减速率呈“先快后慢”规律,且各项指标均具有良好的一致性,相关性系数达到0.95以上;2)不同磨耗阶段,抗滑性能指标及衰变速率存在较大差异,相对于温度条件,荷载水平对加速抗滑性能影响更大。     

超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的设计及性能研究

采用改进的主骨料空隙体积填充法进行了超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的配合比设计,经室内试验验证SMA-5沥青混合料路面具有良好的路用性能.试验路检测结果表明,与密级配沥青混凝土路面相比,超薄磨耗层SMA-5沥青路面的表面构造深度提高38%,摩擦系数提高14%,路面噪音降低3～4 dB,具有构造深度大、抗滑性能好、降噪效果明显的特点.     

超薄磨耗层NovaChip~层间抗剪强度试验研究

超薄磨耗层NovaChip是近年发展起来的一种新型预防性养护技术,具有抗滑性能好、表面强度高、行车噪音低、防水性能突出等特点。超薄磨耗层技术使用效果的好坏与其混合料级配、温度、层间粘结材料性能及其洒铺量有着密切的关系。该文以室内模拟试验为基础,以AC-13模拟原路面、NovaChip(C型)混合料作为磨耗层,制作复合型试件,采用多功能层间测试试验仪对试件进行直接剪切试验,研究了乳化沥青洒布量及温度对超薄磨耗层层间粘结能力的影响。结果表明:超薄磨耗层的抗剪强度并不是随着乳化沥青洒布量的增加而增大,而是存在一个最适合的乳化沥青洒布量。不同试验温度下,NovaChip路面结构的最佳乳化沥青洒布量是不一样的,最佳乳化沥青洒布量随着温度的升高而减小,表明超薄磨耗层在常温时需要的最佳层间粘结料(乳化沥青)用量比高温时的最佳用量稍大一些。     

超薄磨耗层NovaChip(R)层间抗剪强度试验研究

超薄磨耗层NovaChip(R)是近年发展起来的一种新型预防性养护技术,具有抗滑性能好、表面强度高、行车噪音低、防水性能突出等特点.超薄磨耗层技术使用效果的好坏与其混合料级配、温度、层间粘结材料性能及其洒铺量有着密切的关系.该文以室内模拟试验为基础,以AC-13模拟原路面、NovaChip(C型)混合料作为磨耗层,制作复合型试件,采用多功能层同测试试验仪对试件进行直接剪切试验,研究了乳化沥青洒布量及温度对超薄磨耗层层间粘结能力的影响.结果表明:超薄磨耗层的抗剪强度并不是随着乳化沥青洒布量的增加而增大,而是存在一个最适合的乳化沥青洒布量.不同试验温度下,NovaChip路面结构的最佳乳化沥青洒布量是不一样的,最佳乳化沥青洒布量随着温度的升高而减小,表明超薄磨耗层在常温时需要的最佳层间粘结料(乳化沥青)用量比高温时的最佳用量稍大一些.     

基于现场实测的冻土区公路路基温湿度演变规律及关联性研究

利用传感器对新疆北部某冻土地区公路路基路面的温湿度进行实测研究,探讨最低温度、冻结深度等参数的变化规律,并对温度与湿度的相关性进行分析。研究结果表明:路基路面温度存在周期性变化规律,而变化周期随着深度增加而延长,当深度>140 cm时,温度仅存在年度变化周期;最低温度随着深度的增加而上升,0℃以下持续时间、平均降温速率、平均升温速率均随着深度的增加而减少,平均降温速率与最低温度之间存在抛物线关系,平均升温速率与最低温度之间存在线性关系;当温度跨越0℃时,土中含水率会发生突变,路基土中未冻水含量与负温度绝对值呈半对数关系,且受到初始含水率的影响。     

旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性及数值模拟

为研究旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性,采用预埋温度传感器的方式实测路面温度场,根据传热学原理建立旧水泥路面加铺沥青层结构的非线性瞬态3D温度场计算模型。基于实测气象资料,用修正后的双正弦函数、Fourier级数分别表示气温、太阳辐射,作为模型边界条件,采用ANSYS对路面温度场进行数值模拟并与实测温度场对比。研究结果表明:旧水泥路面加铺沥青层结构温度场一天的变化趋势是先降后升再降,升温速率明显大于降温速率,正负温度梯度交替出现,易诱发温度疲劳裂缝;各路面结构层的温度、温度梯度和变温速率的变化幅度随着深度增加而减小,且峰值、峰谷出现时刻随深度逐渐滞后;路面最高温度、最大正温度梯度均出现在沥青加铺层,应提高沥青加铺层抗高温车辙的性能;加铺层有效降低了水泥混凝土层的温度翘曲应力;依实测气温资料修正后的双正弦函数可以很好地模拟近路表气温的日变化规律;路面结构温度场的模拟值与实测值的偏差在3℃以内,说明该温度场模型具有很高的预测精度。     

三种高速公路沥青路面预防性养护措施适用性分析

通过高速公路沥青路面预防性养护的实例,对雷诺锋雾状封层、精细磨耗层和超薄磨耗层罩面三种常用的预防性养护措施采用探地雷达(GPR)等方式进行检测试验,提出各种预防性养护措施的使用范围和注意事项,以提高沥青路面预防性养护的效果。