沥青路面材料参数对路面温度场的影响研究

结合沥青路面结构实测温度和气象资料,建立了沥青路面温度场求解模型.进行了路面材料参数对高温路面温度的影响研究.结果表明:反射率α的提高对路面降温的效果最显著,导热系数k次之,发射率ε最不明显;热扩散率α的提高会导致路面温度的提高.     

基于热物理特性的沥青混合料的研究

为了减少高温车辙病害的产生,提出采用"主动"降低沥青路面温度的方式以降低车辙病害产生的方式。研究分析了沥青混合料及其骨料的热物参数与沥青路面温度的关系。采用Williamson公式和热学导热系数推算公式计算分析骨料热物参数对沥青混合料热物参数的影响,在室内试验中用常功率平面热源法进行验证;应用传热学中一维导热方程和巴勃模型,研究了路面结构热力学材料参数对于沥青路面结构温度的影响。结果表明,在正常的高温条件下,导热系数较小的材料其路面结构内部的温度相对较低。在室外试验中,普通沥青混合料与采用导热系数较小的材料制备的沥青混合料的底层温度相差可达6℃。     

基于实测数据的沥青混凝土路面结构温度场特性分析

为研究沥青路面温度场受外界环境的影响及其敏感程度,对重庆南岸区大气温度及太阳辐射能量进行实测。根据传热学理论,运用ABAQUS有限元软件进行建模并对其进行二次开发。结合沥青混凝土路面结构材料在不同温度时的蠕变非线性效应,改变大气气温、风速等参数,分析沥青路面结构温度场随相关参数的变化的规律。结果表明:沥青路面结构受大气温度的影响主要体现在路面面层,达到路面结构一定深度后,对路面结构的温度场的影响很小;大气温度是影响沥青路面全天温度场变化的主要因素;在中高温天气时,随着太阳辐射能量的增加,大气温度对路表温度的影响随之减小;随着路面结构深度的增加,不同深度位置处与大气对流作用频率下降,只有当上层结构与大气对流完成之后,才能由其以下的结构与大气对流,进而使下层结构温度差峰值向后延迟;风速对沥青路面温度场影响较大,应注意风速产生的温度场结果误差。     

沥青路面材料热物性参数对温度场的影响及敏感性分析

为研究沥青路面主动控制温度场技术的可行性,应用ABAQUS有限元软件建立了沥青路面温度场有限元计算模型,并通过实测验证了模型的精度.计算了夏季高温条件下,上面层材料导热系数、吸收率、比热容和发射率4个因素对路面各结构层的高温状况的影响规律.特别针对车辙问题,探讨了各因素对中面层日最高温度的影响.研究结果表明,上面层材料...     

相变材料对沥青混合料热物性的影响

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(PEG2000/SiO_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺量的相变沥青比热峰值分别为1.3和1.15J/(g·K),而基质沥青混合料的比热容随温度改变数值变化较为微小;3%、5%掺量的沥青混合料在40℃时相变沥青混合料开始相变,50℃左右导热系数达到最小约为1.17和1.0 W/(m·K),相变沥青混合料导热系数图呈凹曲线,添加相变材料可以在其相变温度段降低其导热系数,有效提高路面的高温稳定性。     

沥青路面加热过程中温度分布的随机性研究

为研究沥青路面就地热再生加热过程中温度分布的统计特性,将加热热流密度、导热系数、比热容及密度视为随机变量,在ANSYS有限元分析软件中建立就地热再生加热过程中沥青路面温度场的三维模型,并提取节点温度变化曲线;利用MATLAB对温度变化曲线进行统计分析。结果表明:在沥青路面上面层,输入热流密度的随机性对沥青路面表面温度分布的随机性的影响最为显著;在沥青路面内部,比热容和密度的随机性是影响温度分布随机性的主要因素。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS程序对沥青路面温度场进行模拟,并与结构耦合,计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中,考虑了沥青混合料劲度模量、温缩系数是温度场函数。分析结果表明,沥青路面温度应力分析应该考虑温度场在时间和空间上的变化,以及温度场对材料热工参数的影响。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟，并与结构耦合，计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中，考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明，沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。     

多孔混凝土基层路面温度场模拟分析

道路结构温度场的变化对整个路面有着重要影响,由于多孔混凝土的配合比不同于普通混凝土,其热物理参数不同于普通混凝土,而材料热物理参数对温度应力又有着重要的影响。本文在现场实测数据的基础上,对多孔混凝土温度场进行有限元模拟及分析,为道路温度应力计算提供参数。     

沥青混合料导热系数的试验研究

沥青路面结构温度场和温度应力的分析都离不开材料的导热系数,本文采用瞬态热线法对沥青混合料在不同状况下的导热系数进行了测试研究.结果表明:集料种类对混合料导热系数影响最大,沥青次之,空隙率的影响最小;短期老化后混合料导热系数减小;水分对沥青混合料导热系数影响较大.     

沥青路面热阻粘封层机理及性能研究

从传热学机理出发,首先在理论上研究了路面结构材料各参数对于沥青路面结构温度的影响,并探讨了阻热型结构层对路面结构温度场的作用。然后对热阻材料需满足的性能进行了分析,并初步选择了数种性能合理的热阻材料。通过室内的热辐射系统模拟了外界太阳能的辐射,并对不同热阻材料组成的结构进行了辐射试验,以研究其结构导热特性。最后对热阻粘封层的经济性进行了对比分析。试验结果表明,在一定时间的高温作用下,功能、厚度适宜的热阻结构层可以改善路面结构温度场,降低中下面层沥青混合料的工作温度,从而提高沥青路面的高温稳定性。     

装配式基层沥青路面接缝温度应力分析

为探究装配式基层沥青路面接缝应力在路表温度变化时的情况,应用Abaqus软件建立路面结构的三维有限元模型,使用稳态热分析获得路表温度变化对接缝应力的影响,同时通过顺序热力耦合方法实现温度与荷载的耦合,分析接缝的力学响应。结果表明:温度场是非线性的传热过程;降温比升温对基层接缝应力的影响更大;接缝温度应力随面层厚度的增大而减小,受基层尺寸影响小;温度对接缝应力的影响远大于车辆轴载;超载重载对道路结构有严重危害。     

碾压水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面中碾压水泥混凝土板的最大…

本文应用热传导理论建立碾压混凝土与沥青混凝土复合式层状路面结构的分层热传导方程，并通过总换热系数的反演分析，路表复合传热机理及材料热物理特性的研究，建立路面结构非稳态导热定解条件，再导出层状路面结构复合体的差分方程，求解瞬时温度场。     

季冻区沥青路面温度场影响因素分析

为分析温度场对季冻区沥青路面的影响,依托陕北延安的气温数据,采用ABAQUS有限元分析软件对冬季及夏季沥青路面面层结构温度场进行了模拟,研究了面层材料比热、热传导率以及太阳辐射和极端气温对沥青路面温度场的影响。结果表明:随着路面深度的增加,面层结构最高温度出现的时间依次滞后,而最低温度出现的时间无明显滞后;比热越大,温度变化的幅值越小,且上下限均向中间值靠拢;热传导率越小,温度变化的幅值越小,但下限并无明显变化;对于冬季无太阳辐射的情况,路面结构不同深度处的温度均有一定程度的降低,高温时段尤为明显;在温度传递性能上,沥青混合料在高温时传导热量的效应要比低温时强。     

温度与移动荷载作用下特重交通RCC基层沥青路面结构响应分析

为便于传统半刚性基层沥青路面改造方案结构优选,使改造后的路面能更好地承受特重交通与环境温度作用,针对碾压混凝土(RCC)基层以及组合式基层沥青路面两种改造方案,利用ABAQUS有限元软件进行其在大气温度作用下的路面结构温度场预估、温度应力分析,以及典型温度场与移动荷载的耦合分析。结果表明:①大气温度对路面温度场的影响主要集中在面层,尤其是中上面层,温度变化梯度对温度应力影响较大;②温度应力主要集中在基层及以上结构层,面层在温度较低时承受拉应力,基层顶面承受较大的温度压应力;③相比于组合式基层,RCC基层沥青路面在温度与移动荷载共同作用下,其沥青中下面层剪应力、沥青层层底弯拉应变以及土基顶部压应变等均具有更为明显的力学优势,且抗疲劳开裂和永久变形损伤预期寿命最长。RCC基层沥青路面可作为特重交通路面改造工程的优选结构。     

沥青路面温度场的热量分析研究

以高速公路沥青路面为依托工程,现场连续实测了各结构层的温度,分析了高温和低温温度场及其日周期变化规律.在此实测数据基础上,选取合适的材料热物性参数,针对冬季低温和夏季高温2种情况,计算分析了沥青路面的热量交换,以期进一步认识沥青路面的温度场.结果表明,沥青路面的温度场可以用结构层单位体积的热量变化来描述,二者的变化规律具有良好的对应性;路面热交换主要集中于沥青层,而在基层的变化较小;路面在冬季处于放热状态,在夏季处于吸收并储存热量状态.     

连续配筋混凝土路面温度场研究及设计参数敏感性分析

针对现有研究较少关注温度场形成条件对连续配筋混凝土路面(CRCP)结构设计参数影响的不足,依托南方某实体路面结构,以工程传热理论和有限元(FE)方法为指导,利用Fortran语言编制的热力学边界条件子程序拓展有限元软件Abaqus的主程序功能,对CRCP的温度场进行了仿真模拟,对钢筋埋置位置的温降幅值和正、负温度梯度等设计参数的敏感性进行了分析。计算结果表明:①CRCP板厚越大,正、负温度梯度越小;②钢筋埋置位置越深,温降幅值越小;③水泥混凝土的热传导率越大,正温度梯度越大,负温度梯度减小,温降幅值变化不大;④两个温度参数(温降幅值、温度梯度)均随水泥混凝土比热容的增大而减小。     

沥青路面温度场的现场观测与分析

通过在沥青路面结构层中埋设温度传感器,对沥青路面结构的温度场变化情况进行了连续的的现场观测,描述了昼夜温差及温度随深度的变化情况,并分析了这些变化对沥青混合料动态模量的影响。阐述了在我国路面结构分析和设计中考虑昼夜温差及温度随深度的变化情况的必要性。     

主动降温型沥青混凝土制备及性能研究

为降低炎热季节沥青路面温度,提高沥青路面的高温稳定性,减少沥青路面高温车辙病害的产生,同时减少有毒的有机沥青改性剂或路面涂料的使用,采用无机矿质粉末负离子粉作为新型环保沥青改性剂,制备了具有主动降温功能的沥青混凝土(active pavement cooling asphalt concrete,APC-AC)。通过室内车辙板温差试验与室外光照试验,研究了不同负离子粉掺量对APC-AC路面降温性能的影响,并以降温性能为参考指标推荐了负离子粉最佳掺量;借助Hot Disk 2500S导热系数仪对APC-AC及普通沥青混凝土的导热系数、比热容及导温系数进行测试,研究了负离子粉对APC-AC的热学参数影响规律;对APC-AC及普通沥青混凝土进行路用性能试验,研究了负离子粉对沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性的影响。结果表明:与普通沥青混合料相比,APC-AC具有较明显的路面降温效果,当负离子粉掺量为沥青质量的16%时,APC-AC车辙板室内温差试验表面降温幅度为5.9℃,室外光照试验表面温度可降低7.4℃;APC-AC的导热系数、导温系数相较于普通沥青混凝土分别降低9%和20%,比热容则提升14%;与普通沥青混凝土相比,APC-AC的动稳定度提高16%~42%,负离子粉对沥青混凝土的水稳定性与抗裂性能基本没有不良影响。     

沥青路面温度场的分布规律

路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用,这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。深入地研究了环境因素对路面温度场的影响机制和路面温度场的分布规律后发现,气温和太阳辐射强度是影响沥青路面温度场的主要因素,二者对沥青路面温度场的影响具有累积性和滞后性的特点。通过对我国多个地区路面温度实测数据和气象资料进行回归分析,建立了以气温、太阳辐射强度和路面深度为主要输入参数的沥青路面温度场预估模型。