排水性沥青表面层半刚性基层路面温度场分析

为了分析具有排水性沥青面层的半刚性基层路面的温度场,建立了二维有限元模型来对半刚性基层路面的温度场进行预估,并对沪宁高速镇江支线两种结构形式的沥青路面的温度场进行了长时间的监测。发现排水性沥青上面层底面的夏季日最高温度较普通密级配沥青路面低2℃左右,冬季最低温度高1℃左右;排水性沥青路面的半刚性基层顶面日温度变幅较普通密级配沥青混凝土路面低3～4℃;建立的温度预估模型计算结果与实测温度相差较小。结果表明,排水性沥青面层有很好的温度调节作用,能有效改善半刚性基层的温度状况;建立的温度模型可以对半刚性基层路面的温度场进行可靠的预估。     

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。     

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。     

沥青路面温度场的预估模型

柔性路面沥青层的温度场预估模型对沥青路面的抗裂性能和开裂预估有着重要作用。为了得到一个利用无穷级数形式表示且易于实现的解析模型,该文采用了统计分析模型在实测路面温度数据的基础上快速预测了沥青路面的温度场。并在夏季和冬季同样的天气条件下测得现场温度数据,在柔性路面沥青混凝土层内进行了模型验证。现场测得的温度数据表明:该预估模型可以很容易地应用于协助现场工程师根据测量的路面温度数据快速估算沥青路面的温度场。     

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...     

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.     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

基于疲劳损伤的沥青路面设计温度及预估模型研究

针对沥青路面结构必须控制的疲劳破坏形式,以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标。通过实测沥青面层层底最大拉应变与路面结构不同深度处路面温度的相关性分析,确定了沥青路面疲劳损伤的设计温度,提出了以沥青层中间温度作为沥青路面疲劳开裂分析的设计温度和试验条件。通过实测永久性沥青路面试验路每小时的路面温度和气象数据,分析了沥青层中间温度的分布规律,对沥青层中间温度与气温、路面深度之间的相关关系进行了计算分析,建立了沥青层中间温度的预估模型。结果表明,沥青路面应变响应与温度密切相关,随着路面温度的升高,沥青层底拉应变增大;沥青层中间深度处温度与沥青层底拉应变相关性最高,采用沥青层中间深度处温度能较好地评价路面结构的抗疲劳性能。     

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。     

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。     

寒冷地区实测沥青路面温度场预估模型

以寒冷地区实际运营的高速公路沥青混凝土路面结构为研究对象,提出一整套数据实测方案.根据大量的实测温度数据,对沥青路面结构温度场随时间的变化规律进行了详细的研究,采用统计回归的方法,对沥青路面路表温度与气温的相关关系及路面结构温度梯度与气温的相关关系进行了分析,并得到相应的预估模型.根据当地实际的气温条件,给出了适用于该...     

高温条件下沥青路面结构剪应变分析

为了研究福建省新型沥青路面结构抗高温车辙性能,采用BISAR模型,结合福建省沥青路面高温数据,计算了沥青混合料动态模量和两种路面结构的沥青层剪应变。结果表明:沥青路面温度场变化非常大,其中层位越浅,受大气温度影响越大,温度变化也越大,1 d中沥青温度沿深度方向出现等温的情况是非常短暂的,沥青路面设计规范中假定的15℃或20℃等温状态在实际路面中很难存在;沥青路面温度场的变化影响沥青混合料模量值及沿深度方向的分布,在20:00—8:00各沥青层模量沿深度方向降低,此时较为符合现行设计规范中推荐各层模量的变化趋势,但是在其他时间段则不符合这一趋势;不同时刻沥青路面结构内部剪应变水平、剪应变分布及结构最大剪应变层位会有较大的变化,采用静态、单一条件下剪应变分析结果难以全面认识路面剪切破坏机理;不同结构剪应变的温度敏感性不同,在高温条件下半刚性结构的剪应变温度敏感性高于新型结构,而且气温≥30℃、路表温度大于36℃的条件下,新型结构最大剪应变值、应变90%~100%区间均低于半刚性结构,说明新型结构沥青路面抗高温车辙性能优于半刚性结构;新型结构的结构最大剪应变及应变90%~100%区间主要分布在中面层,因此在福建省中面层要求采用SBS改性沥青非常关键,同时对于重载、超载车较多的路段,应变90%~100%区间、80%~90%区间到达下面层(新型结构的上基层)的上部,因此建议福建省新型结构的上基层第1层8 cm ATB-25采用50#或30#沥青。     

季节性冰冻地区冬季路面温度分布规律

为准确掌握冬季沥青路面温度场的分布特点和变化规律,基于自行研发的季节性冰冻地区典型道路模型试验台,以试验台近4年的路面温度跟踪观测数据为基础,开展了季节性冰冻地区冬季沥青路面温度场分布规律的研究.基于观测数据,运用统计分析法,建立了观测点所在区域路面温度场预估模型,并对实测值与预测值进行了对比.结果表明:在冬季,随着深度的增加,路面温度逐渐升高,温差变化逐渐减小,且在距路表30 cm深度处存在日恒温点;气温骤变时,较大的温度梯度变化主要发生在沥青面层内;哈尔滨冬季最大冻结深度约为180 cm;提出的预估模型具有较好的精确性与实用性.     

温度循环作用下的沥青路面温度应力有限元数值模拟

利用ANSYS有限元软件中热-结构耦合单元,对沥青路面温度应力进行数值模拟。结果表明:沥青面层厚度对面层层底最大温度应力的影响要大于其对路表温度应力的影响;沥青路面路表和面层底的最大温度应力均随着沥青混合料的温缩系数、沥青面层模量和日温差的增大而增大,但路表的最大温度应力随着这3个参数的变化更加明显;半刚性基层的厚度和模量对沥青路面路表和面层底的最大温度应力的影响均有限。     

路表温度对沥青路面疲劳损伤的影响

为准确评价温度影响下沥青路面结构的抗疲劳性能,解决采用某单一固定温度预估疲劳损伤不够精确的问题,以德国德累斯顿工业大学提出的路面温度场预估模型为例,基于Miner疲劳累积损伤定理,分析路表不同温度及其组合对沥青路面疲劳损伤的影响.通过大量实测的路表温度数据,确定不同的路表温度组合及其组合内温度区间的温度代表值,研究路面结构疲劳损伤变化的规律.分析结果表明:采用由多个温度区间组成的路表温度组合预估疲劳损伤比用某单一固定路表温度预估更精确;组成路表温度组合的温度区间划分越多,路面结构疲劳损伤预估的精度越高;温度区间划分越少,区间内选取不同的温度代表值预估路面结构疲劳损伤差异越大;温度区间内温度代表值取区间上限高温,对沥青路面结构疲劳损伤的影响远比区间下限低温影响大.     

沥青路面的热粘弹性温度应力分析

基于沥青路面混合料的热粘弹属性,利用有限元对不同降温条件以及不同结构形式的沥青路面温度应力响应进行了分析,研究了降温速率、初始温度、降温幅度、面层厚度、基层模量和温缩系数对温度应力的影响。结果表明,当温度较高时,沥青路面的温度收缩应力的累积值非常小;初始温度与降温速度对沥青路面的温度应力影响显著;薄的沥青面层容易出现反射裂缝,厚的沥青面层则可能出现由沥青面层表面向基层裂缝发展的对应裂缝;沥青路面的基层模量不宜过大。     

实测沥青路面温度场分布规律研究

通过在实体工程中埋设温度传感器,以准确获得环境因素作用下的沥青路面温度场分布情况。根据大量的实测沥青路面温度场数据,对不同气温和气候条件下沥青路面温度场的分布规律进行了深入系统的分析和研究。对高温期温度场数据针对性分析后发现,路面温度与结构层深度之间具有良好的相关性并建立了相应的关系式,以此可预测结构层任何深度处的路面温度,为研究夏季高温条件下沥青路面的抗车辙性能提供了依据。     

基于高温沥青摊铺温度场的钢筋混凝土连续箱梁桥有限元研究

沥青混凝土铺装桥面产生的高温会在箱梁内引起温差分布,导致温度变形,从而产生温度应力。目前,我国规范未对高温沥青摊铺引起的桥梁结构的温度场分布作出规定,故由其引起的温度应力在设计中尚未考虑。本文在借鉴国内外箱梁温度应力理论与方法的基础上,利用了ANSYS软件建立预应力钢筋混凝土连续梁桥三维实体模型,分别计算日照温度场、高温沥青摊铺温度场和设计活荷载下桥梁的应力状态。通过对比分析,研究了在实桥模型下,日照温度场和高温沥青摊铺温度场所引起的桥梁应力异同。     

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.     

半刚性基层沥青路面结构温度场分析

关于沥青路面温度场分析研究众多,但由于理论形式过于复杂,至今实际应用较少。假定路面结构为均质半无限体,采用正弦函数形式表征路表温度变化,推导简化了日变化与年变化条件下沥青面层与半刚性基层平均温度和变温振幅的计算公式;并给出了相位差的回归公式,为计算半刚性基层沥青路面结构温度应力、分析半刚性基层沥青路面结构的温缩机理提供了方便。