基于有限差分法的路表温度预估模型

以山西大同结构试验区为研究对象,基于实测路面温度与气象数据,分析了路表温度的变化规律。利用有限差分法求解了路面温度场热传导方程,建立了短时路表温度数值预估模型。结果表明,以气温、太阳辐射、风速等气象数据预估路表温度,平均误差在0.5℃以下,均方差为2.5℃左右。分析了不同季节与气象条件下,预测误差的分布特点。结果表明,忽略天空有效温度与气温的差值,将会造成预估温度系统性偏高。纳入该因素后,预估精度得到明显改善。     

沥青路面路表温度预估模型研究

以山东省永久性沥青路面试验路为研究对象,通过在试验路布设气象观测站,在沥青路面结构不同深度处埋设温度传感器,实测了2007—2008年每1 h的路面温度和气象数据。以距路表面20 mm深度处的路面温度作为路表温度,研究了试验路路表温度的分布规律,对路表温度与气温、太阳辐射强度、降雨之间的相关关系进行了计算分析。考虑到降雨对路面材料热学传导参数的影响,分别研究了雨天和晴天(或阴天)两种天气情况下沥青路面路表温度与气温的相关关系,建立了基于晴天(或阴天)和雨天时路表温度的预估模型。分析结果表明,沥青路面的最高温度和最低温度均出现在距路表面一定深度范围内,雨天情况下路表温度与气温存在着密切相关性;晴天和阴天时,前1 h的平均气温和前3 h的平均太阳辐射强度可以较为准确地反映路表温度。路面温度实测值和预测值的对比表明,预估模型具有较高的预测精度和实用性。     

甘肃嘉峪关沥青路面高温温度场预估模型

为了建立嘉峪关地区夏季沥青路面高温温度场预估模型,在对夏季高温期沥青路面的温度、太阳辐射强度、风速和相对湿度等数据采集的基础上,分析气温、太阳辐射强度和湿度等影响因素与路面温度的相关性,采用回归分析方法建立了温度、湿度、太阳辐射强度和路面深度为主要参数的沥青路面高温温度场预估模型,以相关系数、均方差和残差平方和等指标作为该温度场预估模型的评价参数。研究结果表明:在距路面10 cm以下,风速与路面结构温度的相关性较气温和湿度偏低,而太阳辐射强度与结构温度的相关性一直处于较低状态;气温和太阳辐射强度的累积时间与深度的关系呈三次多项式,气温与太阳辐射强度的累积时间与深度的关系呈二次多项式;路面0~10 cm内的气温累计时间为2~4 h,滞后时间为1~3 h,太阳辐射强度累积时间为6~7 h,滞后时间为5~6 h。研究结果可为嘉峪关地区公路养护和建设提供一定的技术服务。     

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...     

海南高速公路沥青路面路表温度分布规律与预估模型

为准确掌握海南地区高速公路沥青路面路表温度变化特点及规律,提出一种基于路面状态的路表温度分布规律的分析与建模方法。以海南新型交通气象站1年多的路面状态和交通气象要素的跟踪观测数据为基础,根据数据特点,制定交通气象监测数据分析流程,分析路表温度与不同季节、不同路面状态、不同时段的影响关系;在此基础上,采用统计分析方法,建立了观测点所在路段路表温度与大气温度的预估模型,并在不同路面状态下检验模型效果。分析结果表明:路表温度与大气温度具有很好的相关性,且在不同季节、不同时段下的分布特性不同,拟合的预估模型具有较好的准确性和工程适用性。     

光纤式结冰传感器探测沥青路面结冰过程

采用光纤式结冰传感器,利用凝冰实验室和高低温试验箱模拟路面结冰环境,测得了不同降水温度和路面温度条件下的路面结冰厚度和结冰完成时间以探测沥青路面的结冰过程.试验研究表明:采用光纤式结冰传感器测得电压-时间曲线主要分为2种类型,与结冰的厚度有关;路面结冰完成时间整体上随着路面温度的降低而减少,2℃以下的雨水温度在约-2℃的路面温度情况下,形成1 mm冰所需要的时间基本不超过10 min,能覆盖沥青路面的构造深度;结冰完成时间整体上随雨水温度增大而上升,4℃雨水在路面温度处于-1～-3℃条件下,形成6 mm以下冰的时间不会超过30 min.     

西南地区沥青路面温度应力的有限元分析

温度作用引起的沥青路面开裂是沥青路面使用中的主要病害之一.通过对西南地区高温季节和低温季节的温度场、温度梯度以及路面受力情况进行分析,得出西南地区冬季寒冷季节气温变化对路面的影响仅限于路表,基层及以下土层处于稳定的受压状态;夏季炎热季节气温变化对路面温度影响的幅度较大,温度应力变化幅度也较大的结论.     

沥青路面凝冰形成机理与环境条件研究

本文开展了凝冰的物理特征研究,阐述了我国南、北方路面凝冰形成机理。采用自主研发的凝冰环境模拟实验室,模拟了凝冰形成气象因子,温度、湿度、风向、风速等环境条件,将Bayes判别理论引入气象因素与凝冰预测分析,结果表明:采用单一环境温度、湿度、风速等气象要素进行凝冰预测,可靠性差,尤其误报率过高,如采用风速进行预测误报率高达247%;采用多气象因素进行凝冰预测准确率达80.7%,误报率、漏报率仅为18%和3%。说明采用多气象要素预测凝冰的形成较为准确。研究各气象要素对形成沥青路面凝冰的影响,据此提出形成沥青路面凝冰的环境条件标准。当气温介于-10~0℃、相对湿度大于75%、风速为0~10m/s、风向比较固定时易形成凝冰。     

基于APRIORI-GBDT算法的沥青路面路表温度预测

为探讨沥青路面路表温度与气象因素之间的相关关系,实现路表温度变化趋势的准确预测,在使用Python平台清洗数据集中缺失和错误数据的基础上,利用关联规则挖掘算法(Apriori)分析了气象因素与路表温度之间的关联性。在识别出影响路表温度关键气象因素后,分别采用梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)、随机森林(Random Forest,RF)以及线性回归(Linear Regression,LR)等3种分析技术构建了以关键气象因素为输入量,路表温度为输出量的冬季沥青路面路表温度预测模型。结果表明:Apriori算法在关联规则分析上表现优异,且在最小支持度为0.003,最小置信度为0.8的条件下,识别出影响沥青路面路表温度变化的关键气象因素是气温、气压、露点温度和相对湿度;梯度提升树模型的温度预测效果优于随机森林和线性回归,均方误差小并一直稳定于1.5,与随机森林相比鲁棒性相对较高,拥有良好的泛化能力,在预测领域中具有良好的适用性。研究成果为机器学习相关算法在关联规则分析领域以及预测问题应用中提供了理论与实践依据。     

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。     

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。     

沥青路面温度状况试验研究

对沥青路面温度状况进行了现场试验测试,建立了湖南地区沥青路面不同深度处的温度状况和当地的气象资料(气温、太阳辐射量)之间的关系,提出了湖南地区沥青路面温度的预估方法.     

江西地区普通公路沥青路面维护保养决策分析探究

基于不同温度条件的沥青路面半刚性基础层、沥青表层疲劳状态以及车辙损害状态分析。本文围绕温度这一路面性能的重点影响因素,借助温度—荷载—车速路面状态预估模型,以柱图和曲线对比分析的方式,对江西地区不同温度时域条件下沥青路面伤损状态预估课题开展专题分析探究,以为地区路面健康状态预测应用提供研究和规律参考,助力实现优质高效的区沥青路面的健康状态预测与养护。     

沥青路面老化与温度场引起的模量梯度研究

由沥青路面老化与温度引起的模量梯度是造成路面Top-Down裂缝的主要原因,为对Top-Down裂缝进行开裂预估,本文通过计算路面不同深度的平均温度得出路面的温度场分布,研究沥青路面老化随龄期、温度、空隙率和深度的发展变化规律,建立老化预估模型。根据老化预估模型中沥青粘度与沥青混合料动态模量的关系,得到沥青混合料随老化时间、温度、深度、空隙率变化的梯度模量。研究结果表明:通过全寿命沥青路面结构的老化预测模型、沥青粘度与沥青混合料动态模量的关系式,可建立不同老化程度和动态模量之间的关系。     

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。     

基于广东省路表实测温度的沥青路面抗滑特性研究

温度是沥青路面抗滑性能的主要影响因素,直接关系着行车的舒适性和安全性。基于广东省路表实测温度,开展气温与路表实际温度的关系研究,提出了基于气温数据的路表实际温度预测公式;通过开展路表实测温度对路面横向力系数的影响研究,建立了路表实际温度与横向力系数间的关系式,为广东省沥青路面温度的预测及抗滑性能温度修正提供依据。     

沥青路面内部温度预估方法与预估模型

在对浙江温州地区现场沥青路面进行跟踪观测和数据分析处理的基础上,对路面深度20mm处温度实测数据与环境气象数据进行相关分析,比较瞬时环境温度、瞬时太阳辐射、平均环境温度、太阳辐射累积值与路面深度20 mm处温度的相关程度,通过多元线性回归确定温州地区不同地形气候条件下的沥青路面内部温度预估方程。对比分析结果表明:预估模型具有很好的适用性和较高的预测精度。     

路面结冰时间预测方法

通过室内控制试验获取路面结冰相关数据,将温度、风速及降雨量作为输入变量,结冰时间作为输出变量,建立了路面结冰时间的多变量多项式回归预测模型;引入核函数,将路面结冰预测问题转化为高维空间中的线性回归问题,构造了多输入、单输出的支持向量机路面结冰时间预测模型。将预测结果与实测数据进行比较。结果表明,两类方法均能较好地预测路面结冰时间,四次多项式统计模型预测值与实际值的相关性为0.974,支持向量机预测值与实际值相关性为0.99,支持向量机预测结果更精确,表明支持向量机更适用于处理小样本、非线性、维数灾难和局部极小等问题。     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

海南省高温期沥青路面面层温度场规律分析研究

以海南省G98环岛高速公路沥青路面为研究对象,设计了一套温度实测方案,收集海南省高温期沥青路面内部不同结构深度温度分布数据,对沥青路面温度场分布规律进行研究分析。利用回归分析探讨研究气温与路面结构内部温度的关系,并得出相应层位及任意深度处温度的预估公式,为海南省沥青路面设计提供温度最不利条件下的指标参考。