基于聚类分析的内蒙古地区沥青路面气候影响分区

针对内蒙古地区气候特点,为提高该地区沥青路面使用性能,延长路面寿命,文中对内蒙古及其周边地区100余个气象站的历年气象数据进行分析。以累年7月极端最高气温、累年1月极端最低气温、累年10月最大气温日较差、年平均降水量和累年最高温月平均太阳辐射日总量为分区指标,采用系统聚类分析方法将内蒙古地区划分为7个气候影响区。建议新建、改建沥青路面时,应根据不同影响区气候特点,合理选择路基处治措施与沥青路面结构。     

广东省公路沥青路面气候影响分区

通过对搜集到的影响广东省公路沥青路同使用性能的气温，降雨量等主要气候资料的统计分析，根据湿热系统对广东省公路沥青路面温度，湿度影响进行了分区。     

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。     

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。     

中国公路沥青路面水损害气候影响分区方案

为了了解中国气候条件对沥青路面水损害的影响情况,对沥青路面水损害研究成果进行了回顾与分析,认为影响沥青路面水损害的主要气候因素为：降水、高温以及冻融循环过程。降水与高温过程组合以及降水与冻融循环过程组合是影响沥青路面水损害的两个主要气候过程。针对这两个主要气候过程,构建了降水气温指数和降水冰冻指数,用于评价上述气候过程对沥青路面水损害的影响。分析结果表明：利用降水气温指数和降水冰冻指数划分中国公路沥青路面水损害气候影响分区是合理可行的;根据各个气候指数的工程意义和等概率原则,确定了分区界限,拟定了包含14个区的分区方案。     

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。     

沉管隧道沥青路面服役现状及病害分析

为解决我国沉管隧道沥青路面实践经验缺乏等问题，以文献查阅、交流问询、实地观察和现场检测相结合的方式，对港珠澳大桥海底隧道、韩国釜山海底隧道等国内外12座沉管隧道沥青路面服役现状进行调研，对病害原因进行分析。结果表明： 1）沉管隧道沥青路面车辙病害并不突出，路面最低温度比区域自然环境最低气温高约6 ℃，最高温度与区域自然环境最高气温相当，服役温度通常不超过40 ℃； 2）裂缝是沉管隧道沥青路面最为典型的病害之一，沉管隧道管节和节段接缝处是沥青路面受力的薄弱环节，易开裂破损； 3）存在路面平整度较差、抗滑性能衰减突出、隧道口易形成坑槽病害等问题； 4）对于新建沉管隧道，宜根据隧道结构条件、环境条件和交通条件进行力学分析，对节段和管节接缝处沥青路面进行细部设计； 5）对于沉管隧道上面层沥青混合料，宜采用较大公称粒径的SMA以及耐磨性能更优的集料； 6）对于隧道口上面层沥青混合料，应具有良好的抗水侵害能力。     

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：     

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。     

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.     

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。     

基于性能等级的河南省沥青结合料优化选择方法研究

基于针入度的沥青结合料选择方法,无法与沥青路面的路用性能建立直接关系,为了科学合理地选择沥青结合料,收集分析河南省10个典型地区20年的气象资料,分析比较Superpave和LTPP两种路面设计温度换算公式的计算结果,采用4℃性能等级分级量度,计算确定河南省典型地区的沥青结合料性能等级要求;在此基础上,提出基于性能等级适用河南气温的沥青结合料优化选择方法。研究结果有利于河南省高速公路沥青结合料优化选择。     

基于模糊理论的沥青路面热风加热多参数优化

为了优化就地热再生热风加热参数，提高热风加热沥青路面的加热效果，基于有限元方法，建立了热风加热装置加热沥青路面的模型，模拟计算了热风加热沥青路面的过程，通过试验验证了仿真模型及参数设置的正确性。采用正交试验设计方法研究了热风温度、热风速度、出风孔离地高度对加热效果的影响。提出了基于模糊理论的热风加热效果评价方法，引入综合模糊评价指标代替沥青路面温度场、对流换热系数和加热过程中的能量利用率等单一评价指标对沥青路面加热效果进行评价，采用独立性权系数法确定了各指标的权重系数，仿真分析验证了综合模糊指标评价方法的有效性。结果表明：在加热装置的设计参数范围内，热风温度对沥青路面表面温度及分布均匀性影响最大，热风速度对换热系数影响最大，出风孔离地高度对能量利用率影响最大。以沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率等单一指标为优化目标获得的最佳加热参数组合，仅能保证各自指标最优，但其他指标较差；以综合模糊评价指标E_CFI为优化目标得到的最佳热风加热参数组合，可以同时获得较好的沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率。研究方法和结论为沥青路面热风加热参数的选择和加热效果的评价提供了一种有效可行的途径。     

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。     

开级配大粒径沥青碎石混合料沥青路面温度应力影响因素分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法.基于开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的温度应力进行分析,探讨了其结构层参数对其温度应力的影响规律.结果表明:开级配LSAM缓解层模量、厚度、空隙率对其自身温度应力具有显著的影响作用,是开级配LSAM缓解层沥青路面结构设计的重要参数.     

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.     

路面温度对城市热岛的影响

分析了城市热岛形成的主要原因,指出城市下垫面特性、城市大气污染和城市人工热源是城市热岛形成的主要影响因素。通过试验数据和数学计算论证了路面温度对城市大气温度的影响。介绍了太阳辐射、云层状况、大气相对湿度、风速、降水等环境因素对路面温度的影响,并利用数据、公式和图表重点讨论了路面反照率、路面湿度等路面特性因素对城市路面温度的影响。根据路面反照率与路面温度的数值关系,提出通过铺装水泥混凝土路面或碎石封层的方式提高路面反照率,缓解大城市热岛效应;根据路面湿度与路面温度的关系,提出通过增加透水性路面面积,缓解大城市热岛效应。