水泥混凝土路面板硬化过程中温度分布实测与模拟

首先对水泥混凝土路面板在硬化过程中的温度分布进行实测;然后针对水泥混凝土路面硬化过程中的特征,调查研究水化热、热交换和气象环境因素3个方面的模型并选取相关参数,对路面板内硬化过程中的温度分布进行数值模拟.在温度场计算中,根据道路结构和热传导类型划分节点,采用有限差分法求解热传导微分方程,并利用Crank-Nicolson格式建立起相邻时间层、相邻节点之间的温度数值关系式.模拟温度值与实测温度值的对比表明,模拟结果较为准确,能够反映现场实际因素对路面板内温度变化的影响作用.本文建立的水化模型和路面板温度场预测模型对水泥混凝土材料具有普遍适用性,编制的数值模拟程序可以为水泥混凝土路面温度场及温度应力的进一步研究提供可靠依据.     

福建省水泥混凝土路面结构温度场监测试验研究

水泥混凝土路面性能显著受到温度应力影响。我国地大物博,各地区气候不同,路面结构亦有差别,为准确了解本地水泥混凝土路面结构的受力性能,针对具体结构进行区域温度场和温度应力研究是十分必要的。以福建省南平市、福州市两地水泥混凝土路面结构为研究实体,进行了3个不利季节的现场温度场监测,并得到相关的重要实测数据。阐述了试验路段温度场的具体监测方案,包括温度传感器和自动气象站的布置、埋设,以及现场观测程序等。基于测试数据处理,分析了贫水泥混凝土基层和冲击压实破碎水泥混凝土板作垫层的两种水泥混凝土路面结构温度场、温度梯度的分布特性。校验了目前常用的一维温度场和二维温度场的适用性,得到一些有意义结论,为水泥混凝土路面温度场及温度应力深入研究提供了试验依据。     

北京地区水泥混凝土路面温度场研究及气象要素分析

水泥混凝土路面承受着各种环境因素的综合作用,这种作用的结果直接体现为路面温度场的复杂分布.通过实测1年的气象要素数据及水泥混凝土路面板温度场数据,分析了北京地区气温和太阳辐射的变化规律,最终得到30 cm水泥混凝土板的温度场和温度梯度规律.     

水泥混凝土路面温度场研究

首先对影响水泥混凝土路面温度场的主要环境因素做了分析，然后提出了以气候学和传热学基本理论为基础，数学模型简单，符合实际地水泥混凝土路面温度场计算模式，编制了计算程序，利用该程序分析了环境，路面材料特性等因素对水泥混凝土路面温度场的影响，得到了一些用于指导水泥混凝土路面设计的结论。     

基于弹性层状体系的沥青混凝土路面温度场模型分析

基于弹性层状体系的沥青混凝土路面温度场模型具有较强的适应性,不受地区及路面结构类型的限制.采用理论分析法,从热力学传热过程原理出发,考虑大气能量传递的导热、对流换热、辐射传热的方式,建立周期非稳态热传导方程用于路面的温度场分析.在研究了太阳辐射和大气温度等影响因素的基础上,推导出适用于沥青混凝土路面温度场的公式.同时建立了有限元温度场模型,与层状体系温度场模型及Superpave温度场模型进行对比分析.研究结果表明,层状体系温度场分析结果与Superpave温度场模型、有限元温度场模型的偏差较小,且数值往往介于Superpave的结果和有限元分析结果之间.     

美国水泥混凝土路面板硬化温度梯度研究进展综述

硬化温度梯度(Built-in Curling)对水泥混凝土路面的使用性能有着显著的影响,而中国的水泥混凝土路面设计规范尚未将其纳入设计之中。为追踪国际上水泥混凝土硬化温度梯度的研究进展,该文系统回顾了近几十年来美国在路面硬化温度场方面的一系列研究,分别介绍了硬化温度场监测、硬化温度梯度对温度应力和刚性路面使用性能的影响,以及美国现行的AASHTO设计指南中对硬化温度梯度的考虑及尚存在的不足。同时讨论中国当前在此领域研究中存在的问题及水泥混凝土路面设计发展的改进方向。     

“白加黑”施工期旧水泥路面板翘曲对沥青罩面平整度影响分析

通过对加铺工程中沥青面层施工温度场进行计算模型预估和数值分析,得出加铺过程中混凝土板内部温度梯度的变化规律,并指出隔离层或分层施工方式对减缓热量传导方面积极意义。通过建立三维有限元分析模型,分析了加铺工程3种典型路面结构施工过程中水泥混凝土路面板应力与变形的规律。最后对不同约束方式、不同尺寸混凝土板翘曲对平整度的影响进行分析,提出旧水泥混凝土路面板翘曲变形控制措施。     

旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性及数值模拟

为研究旧水泥路面加铺沥青层结构温度场特性,采用预埋温度传感器的方式实测路面温度场,根据传热学原理建立旧水泥路面加铺沥青层结构的非线性瞬态3D温度场计算模型。基于实测气象资料,用修正后的双正弦函数、Fourier级数分别表示气温、太阳辐射,作为模型边界条件,采用ANSYS对路面温度场进行数值模拟并与实测温度场对比。研究结果表明:旧水泥路面加铺沥青层结构温度场一天的变化趋势是先降后升再降,升温速率明显大于降温速率,正负温度梯度交替出现,易诱发温度疲劳裂缝;各路面结构层的温度、温度梯度和变温速率的变化幅度随着深度增加而减小,且峰值、峰谷出现时刻随深度逐渐滞后;路面最高温度、最大正温度梯度均出现在沥青加铺层,应提高沥青加铺层抗高温车辙的性能;加铺层有效降低了水泥混凝土层的温度翘曲应力;依实测气温资料修正后的双正弦函数可以很好地模拟近路表气温的日变化规律;路面结构温度场的模拟值与实测值的偏差在3℃以内,说明该温度场模型具有很高的预测精度。     

西藏地区水泥混凝土路面耐候性设计指标分区划分研究

通过收集西藏自治区22个气象站点及周边3省4个气象站点30年的气象资料,对西藏地区气候环境要素与水泥混凝土路面的影响特性进行了研究,具体包括西藏地区气候特点及其影响、气温的时空分布、春秋两季冻融循环规律、太阳辐射分布、30年一遇的最大温度梯度及其对水泥混凝土路面温度场的特征分布等方面,得到西藏地域有冻和无冻区域分布、冰冻指数、冻融循环天数、最大温度梯度等若干重要结论。研究成果可为西藏区域内水泥混凝土路面的研究与施工,特别是修建水泥混凝土路面过程中的施工组织管理、优化配合比设计、后期养护和维修等工作提供参考。     

水泥混凝土路面结构温度分布特征研究

为研究水泥混凝土路面路表弯沉的最佳测试时间,以某收费站广场内水泥混凝土板为研究实体,采用钻孔布置传感器的方式,对其温度场进行了8个月的连续监测,得到了不同天气情况下及同一天气下不同时间段内,水泥混凝土板各深度的温度变化规律。研究表明,温度场随空气温度周期性变化,且随着深度的增加具有明显的滞后性;07:30-08:30和18:00-19:00 2个时间段板顶和板底温差接近为0℃,建议在这2个时间段进行弯沉测试;雨天对温度场变化影响较大,不建议开展弯沉测试,同时基于测试数据分析结果,分别得到上午、下午2个时间段内水泥路面路表温度、温度梯度与测试时间线性关系,可为水泥混凝土路面板角弯沉检测的温度换算提供依据。     

多年冻土区水泥混凝土路面下冻土路基温度场数值分析

运用abaqus有限元分析方法,对不同冻土断面类型,不同路堤高度的水泥混凝土路面路基温度场进行了数值模拟,计算结果与观测结果比较后证实有限元模型参数的选取和计算方法是正确可靠的。通过分析可以得出以下结论:在相同冻土断面地区,水泥路面基底融深较沥青路面下基底融深浅,体现了较好的热稳定性;不管何种冻土断面及路面类型,随着所处环境气温的升高,路面基底年最大融深均有所增加,沥青路面基底融深对中低温冻土地区气温升高的响应迅速,水泥路面基底融深对高温冻土地区气温的升高响应迅速;对于中低温多年冻土段水泥路面的大致路堤临界高度为1.2 m,对于高温不稳定多年冻土段,路堤临界高度在1.6 m左右,对于高温极不稳定多年冻土段,路堤临界高度在2.1 m左右。     

太阳辐射对青藏高原不同路面类型表面热状况及其下伏多年冻土的影响

分析了青藏高原地区太阳辐射的特点,实测了不同路面类型获得的太阳总辐射和净辐射,计算了路表有效辐射,最终得出水泥混凝土路面和沥青路面的太阳辐射反射系数。利用实际断面地温监测数据分析了太阳辐射对于不同路面类型及其下伏多年冻土的影响,最后由太阳总辐射及大气温度反演了路表温度,并进行了验证,从而得出了一个计算路面表面温度的参数化方法。研究指出,青藏高原地区的总辐射及净辐射均很高,对冻土的稳定不利。路面太阳辐射的反射系数与太阳辐射强度及测试的位置无关,但与路面颜色的深浅关系密切;水泥混凝土路面的反射系数大约在0.48左右,沥青路面的反射系数大约在0.20左右;在相同太阳辐射强度下,沥青路面吸收的太阳辐射能量更多,其下伏的冻土也更容易受到热扰动而退化。     

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。     

农村公路水泥混凝土路面平面尺寸的合理划分

通过对影响水泥混凝土路面板平面尺寸的荷载应力和温度应力进行分析、探讨了水泥混凝土平面尺寸的合理划分研究表明小板块水泥混凝土路面具有造价低、维修方便的优点,可以大大减轻农村公路建设资金的压力经过对比后推荐几种小板块水泥混凝土路面平面尺寸、可供农村公路水泥混凝土路面设计参考     

旧水泥混凝土路面FWD实测数据的分析

基于某国道的FWD实测数据,分析FWD参数与旧水泥混凝土路面状况(现场调查实录及测试数据)间的某些相关性,探索旧水泥混凝土板的接缝传荷能力、弯曲刚度、综合承载能力等定性或定量的判别方法,提出利用FWD加载中心弯沉值总水平评价旧水泥混凝土路面综合承载能力的设想。     

旧水泥路面沥青加铺层温度荷载应力分析

针对目前旧水泥混凝土路面加铺沥青层存在的普遍现象,在分析沥青加铺层温度场及温度应力的基础上,对某公路不同沥青加铺层的温度荷载应力进行分析。结果表明:对旧水泥混凝土路面进行处治、修复和采取防范措施后加铺沥青层,效果较直接加铺沥青层应力状况有了明显改善,建议在实际工程中先改善传荷能力,再铺设STRATA应力吸收层。     

ATB40在旧水泥混凝土路面改建中的应用技术研究

结合旧水泥混凝土路面改建实体工程,对大粒径沥青稳定碎石基层(ATB40)在旧水泥混凝土路面上代替半刚性基层的应用技术,包括路面结构设计、ATB40的配合比设计、路用性能以及施工技术等进行了研究。结果表明:ATB40应用于旧水泥混凝土路面改建中,可以有效防止路面反射裂缝的产生,并具有良好的高温稳定性和水稳定性。     

水泥混凝土路面多孔混凝土基层的接缝间距

根据一维热传导假设,求解水泥混凝土路面的温度场,计算得出多孔混凝土基层顶面的翘曲应力;求解多孔混凝土基层的胀缩应力,提出基层开裂临界温度差的预估方法以及基层开裂时接缝间距的计算方法;推荐了常见路面结构厚度范围多孔混凝土基层的接缝间距。结果表明:当基层施工完成时刻与1 a内最冷时刻基层中部的温度差大于临界温度差时,需要设置横向缩缝,缩缝间距应根据基层与面层、基层与底基层或路基间的摩阻力及多孔混凝土的容许拉应力确定。