大跨径钢箱梁桥面铺装层降温系统的数值模拟研究

为了防止广州珠江黄埔大桥遭受热害及腐蚀影响,设计了一套铺装层降温除湿系统.采用数值模拟对系统安装前后铺装层温度场进行了数值模拟,同时对除湿效果进行了分析.结果表明,采用铺装层降温除湿系统不仅可以适当降低铺装温度,而且能够有效地解决钢箱梁的除湿问题.     

桥面铺装排水联结层设计与性能评价

提出一种厚度只有7cm的具有排走层间滞留水与降低桥面温度的桥面铺装结构。这种桥面铺装结构主要包括了桥面、防水黏结层、排水联结层、沥青层。其中排水联结层是采用CAVF法设计的粒径不超过10mm的多孔沥青混凝土,原材料选用辉绿岩与高黏改性沥青,在完成混合料设计后,针对排水联结层进行渗水实验与对比隔热降温实验,证明了所设计的排水联结层可排除层间滞留水与降低桥面铺装结构的温度,延长桥面铺装结构的使用寿命。同时还采用了正交设计法设计了层间剪切实验,对不同防水黏结层的黏结力进行了试验,得出影响排水联结层层间黏结作用不同因素的重要关系:试验温度沥青种类正压力碎石撒布方案。同时综合考虑经济因素,最佳的防水黏结层应为高黏度沥青撒布0.6～1.18mm粒径碎石。     

隧道路面单层沥青层铺装层间高强高渗防水黏结材料的制备与性能

隧道路面采用单层沥青层铺装对层间防水黏结层的层间剪应力和层间拉应力提出了更高的技术要求，现有防水黏结材料无法达到该技术指标。基于相似相容原理设计了15种不同配比的防水黏结材料，通过对他们的耐热性、低温柔性、黏结强度及防水性能进行测试与综合评价，选取了其中一种配方作为该研究的高强高渗透防水材料即FJH-1,进而通过对比试验系统研究其对水泥混凝土基层的渗透性、抗冻融能力和路用性能。结果表明：采用FJH-1作为层间防水黏结层的铺装组合结构不仅具有优良的抗剪强度和拉拔强度，能够满足隧道单层沥青层铺装对于层间剪应力和拉应力的技术要求，受温度和冻融的影响相对较小，而且具有对水泥混凝土的优良渗透性，可望实现隧道单层沥青层铺装技术的推广应用。     

SMA层下二阶热固性环氧沥青黏结层的试验研究

在夏季高温天气下桥面温度高达60℃以上,桥面铺装结构中的常规沥青类粘结层的黏附能力会随温度升高大幅下降,造成沥青铺装面层与下层之间的黏结及抗剪强度不足而发生剪切推移病害.采用二阶环氧沥青作为SMA层下的防水黏结层进行了试验研究,验证了其作为SMA层下防水黏结层的可行性.     

温度对防水黏结材料性能影响的试验分析

选择3种钢桥面铺装防水黏结材料,分别用于浇注式沥青混合料铺装体系和环氧沥青混合料铺装体系,通过室内拉拔试验和剪切试验评价温度对其黏结性能的影响。结果表明,温度会显著影响防水黏结剂的黏结性能,随着温度升高,其黏结强度逐渐下降;对于同一防水黏结体系或铺装组合结构,日本环氧黏层油的温感性强于美国环氧黏结剂和二阶环氧黏结剂;对于同一防水黏结剂,浇注式沥青混合料铺装体系的温感性强于环氧沥青混合料铺装体系;温度、铺装层混合料及组合结构类型均会影响防水黏结剂的黏结性能。     

环氧沥青防水黏结层在钢桥面浇注式沥青混合料铺装中的适用性研究

为研究钢桥面铺装中环氧沥青黏结层与浇注式沥青混合料铺装层配合使用时的黏结性能,采用拉拔试验研究了粉胶比、高温老化对环氧沥青黏结层黏结强度的影响,以及浸水、黏结层洒布量、黏结层与铺装层施工间隔时间对复合梁黏结强度的影响.试验结果显示,环氧沥青黏结层抗高温老化性能优良,加入矿粉会降低其黏结性能,复合结构的黏结层洒布量不宜低于0.6 L/m2,施工间隔时间不宜大于48 h.     

基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装设计理论与方法

为改善混凝土桥面铺装调平层与铺装层间的黏结和防水性能,提出基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装设计理论与方法。结合沪苏浙高速公路江苏段三白荡特大桥桥面铺装工程,对基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装的受力特性、材料与结构指标、铺装体系的疲劳特性和设计方法等进行系统的分析与研究。在国内初次实施基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装实体工程1.2km试验段,通车后的检测结果表明试验段平整度和运行状况良好。     

环氧沥青钢桥面铺装整体大修方案设计与工程实施研究

针对环氧沥青钢桥面铺装大修工程方案设计和实施开展系统研究工作,依托湛江海湾大桥环氧沥青钢桥面铺装大修工程,通过有限元数值模拟分析了铺装层模量对其受力状态影响,结合环氧沥青混合料性能试验评价,确定了具有较高模量、抗疲劳性能较好的热拌型环氧沥青铺装结构方案。铺装层环氧沥青混合料采用细级配混合料,有助于提高铺装与钢板间抗剪和黏结强度。确定了旧环氧沥青铺装的清除施工程序和工艺,采用整幅维修方式有利于提高施工效率及铺装整体性,并显著减少交通运行影响。     

基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装疲劳性能研究

采用损伤-断裂力学的方法,就基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行理论分析。为改善混凝土桥面铺装调平层与铺装层间的黏结、防水性能和避免铺装层早期开裂病害,提出基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装技术。基于黏弹性损伤模型的能量转换方法,对混凝土桥面薄层铺装复合结构的应力场、应变场及损伤场分布状况和演变规律进行研究。同时,建立了结构的疲劳寿命理论预测公式。结合沪苏浙高速公路江苏段三白荡特大桥桥面铺装实体工程,对基于环氧沥青黏结层的沥青混凝土铺装层疲劳寿命预估模型进行现场验证。结果显示,基于环氧沥青黏结层的混凝土桥面薄层铺装具有很好的抗疲劳性能。     

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。     

特大桥梁沥青铺装层层间稳定性试验研究

为保证防水粘结层与沥青铺装层和混凝土板之间的良好粘结，应通过试验选择性能优良的防水粘结层材料。结合京港澳高速公路郑州黄河大桥的桥面铺装层设计，首先在室内按照抗剪强度最大的原则确定了桥面防水粘结层材料的最佳涂膜量，然后在最佳涂膜量的条件下测定了不同垂直压力和温度下粘结层抗剪强度的变化情况，分析了变化规律，同时又测定了不同温度下粘结层的粘结强度，并建立了粘结强度和抗剪强度的关系。通过现场拉拔试验，建立了桥面防水粘结层抗剪强度指标，并对实体工程进行了验证。防水粘结层室内外研究的方法和结果，对大跨径混凝土桥梁粘结防水层设计具有一定的指导意义。     

CRCP板与沥青混凝土面层间粘结层材料试验研究

CRCP板与沥青混凝土面层组成的复合式路面要发挥良好的路用性能必须确保CRCP板与沥青混凝土面层间具有良好的抗剪切能力。在考虑紧急制动的条件下,应用有限元方法分析粘结层位的最大剪应力分布图,确定两种不同路面结构形式的抗剪切强度,然后在不同的温度条件下,对几种常用粘结层材料进行对比试验,分析其抗剪切能力、粘结力、渗水性以及高温稳定性,推荐一种性能最优的粘结层材料,总结一套粘结层方案选择及性能评价的试验方法。     

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。     

CFG能源桩用于混凝土路面除冰降温的试验研究

利用试验场足尺水泥粉煤灰碎石（CFG）能源桩，对模型混凝土路面冬季防冻除冰与夏季降温防护技术进行了试验研究，意在探索一种节能、环保、高效和经济的道路路面工程安全与耐久新技术。桩及模型混凝土板内均安装聚乙烯塑料管作为换热管，能源桩、混凝土板内安装有温度应变传感器测量换热过程中相应位置的温度、应变变化，混凝土板进出口水温、混凝土板表面温度分别由温度计、红外测温仪量测。试验主要分析冬季条件下，单根、双根能源桩供热一块混凝土板，以及在夏季条件下，单根能源桩降温一块混凝土板时，管路流体、混凝土板、桩的温度变化以及由温度引起的混凝土板、桩的应力应变变化。试验结果表明：冬季工况下，单根、双根能源桩可以使一块混凝土板表面温度保持在0℃以上，除冰效果显著；夏季工况下，单根能源桩对混凝土板降温，试验组与对照组混凝土板表面温差最大约为9.4℃，降温效果明显。能源桩和模型混凝土板在换热过程中，因温度改变会导致桩身和混凝土板中产生附加温度应力。桩身附加温度应力对桩结构完整性和安全性不会造成影响，而混凝土路面板的附加温度应力则总是与被加热或降温前的应力叠加使其总应力幅值降低，有利于混凝土路面板的安全性和耐久性。试验过程仅使用水泵为换热管中的流体提供动力进行循坏，不消耗其他任何形式能量，运营维护成本较低。     

沥青路面压电输出的数值模拟与试验

基于ABAQUS建立了沥青路面压电输出（电压）的数值模拟方法，系统地研究了压电换能器属性及铺设参数、路面结构与温度、轴载等对沥青路面压电输出的影响，为优化设计沥青路面压电能收集系统提供参考。通过车辙试验测试了压电式沥青混合料的电压，并与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟方法的可靠性。结果表明：路面模型平面尺寸大于5.0 m×5.0 m可保证模拟精度；压电材料PZT-5X具有相对较低的弹性模量和最高的压电参数，因此电压最高，其分别是PZT-4与PZT-5H的1.77倍与1.97倍；长方体与圆筒形状压电换能器的压电基本一致，均为柱形的1.40倍；优先推荐使用内径0.8 cm、外径1.6 cm、高0.2 cm的圆筒PZT-5X压电换能器；电压随轴载与路面温度的增加而增大、随埋置深度的增加而降低，柔性路面结构比半刚性结构的电压大。室内车辙板试件表面和距路表1 cm处的压电换能器的实测电压与数值模拟结果的误差在3.9%之内。     

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。     

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。     

半刚性基层沥青混凝土路面温度场有限元分析

通过对基层温度的长期观测,获得了温度随时间的变化规律和温度随深度的变化曲线。利用ANSYS有限元软件对半刚性基层沥青路面计算所求出的数值解与实际值进行对比分析,发现其能够很好地反映路面结构的温度分布状况;路面表面温度同基层顶面最高或最低温度的出现存在时间差,路面到达一定深度范围内,温度随时间变化基本保持一致。     

层间接触状态对半刚性基层沥青路面使用寿命的影响分析

基于弹性层状体系,利用Kenlayer程序研究了标准轴载作用下半刚性沥青路面层间接触状态对路面结构使用寿命的影响。分析结果表明:层间接触状态对路面结构层中应力的分布和路面使用寿命均有重要影响。完全连续状态下的路表弯沉值、结构层层底拉应力和路基顶部压应力要小于非完全连续状态的情况,基面层间的接触状态所产生的影响要大于面层间的接触状态。层间接触状况较差时,路面结构的使用寿命会有明显下降。层间完全连续状态下的路面使用寿命,几乎是其它层间接触状态下的2~4倍。因此,铺设路面时适当铺洒粘层和透层,可保证层间连续性,     

电动汽车蓄电池键合图建模及仿真

对蓄电池建模方式进行探讨并采用等效电路法建模，对SOC的计算进行比较讨论后采用更加合理的算法，对蓄电池散热系统及热系统的键合图建模方法进行深入探讨，建立了散热系统的键合图模型。利用键合图建模方法的优势，将蓄电池等效电路的键合图模型和散热系统的键合图模型耦合在一起，建立了蓄电池系统的键合图模型，并由此导出数学模型，进一步建立仿真模型，实现了蓄电池的动态仿真，并与试验结果进行比较得到很好的效果。