季冻区道路结构温度场分布特性研究

以试验测点近3年的路面温度跟踪观测数据为基础,开展了季冻区道路结构温度场分布特性的研究.研究结果表明:路面温度峰值出现在路表附近,随着深度的增加,温度波动幅度逐渐减小,道路结构内存在与气温变化相一致的日恒温点;气温骤变时温度梯度变化主要发生在沥青层内;在冰冻时期会有冰冻夹层存在,哈尔滨最大冻结深度为180 cm左右.     

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.     

基于温度反演原理的公路低温点段提取技术

为进一步分析不同地域高速公路路面温度随气温变化的分布特点和变化规律,在有关学者研究结论的基础上,以移动路面温度采集数据及道路气象站点观测数据为基础,开展不同地区、不同天气条件下气温与路面温度分布规律及特征研究。通过对实测路面温度数据值对比分析以及试验路段观测数据的验证分析,表明特定条件下不同天气时路面温度会呈现一定的规律及分布特征,据此可提取出路面温度相对低温点段。且实测路面温度与预测温度具有较好的延伸关联性,利用道路气象站监测气温与路面温度反演推算,确定和预测路面低温分布及可能出现结冰的位置,为公路冬季铲冰除雪养护提供决策支持。     

季节性冰冻区道路结构湿度分布特性分析

为分析道路结构湿度分布特性,基于建立的真实环境道路结构温湿度观测系统,以一年多的湿度跟踪观测数据为基础,开展了季节性冰冻地区道路结构湿度时空分布特性的研究。结果表明:道路结构湿度的年分布呈现夏秋季节湿度高、变化幅值大,冬春季节湿度低、变化幅值小的特点;不同层位的湿度对环境变化的敏感性不同;冰冻期和春融期,路基土湿度受温度影响而逐渐减小抑或骤然上升;路面铺筑使道路结构湿度受降水影响的敏感性减小,且使路基土冰冻期和春融期发生的时间提前。     

沥青路面温度场影响因素分析

为分析温度场对沥青路面的影响,依托新郑高速的气温数据,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了夏季沥青路面温度场模型,研究了路面结构深度与太阳辐射时间对路面温度场的影响,通过变化材料热物理参数研究路面温度场随材料热物理参数变化的规律。结果表明:路面结构对环境温度的变化有消减作用;路面结构内部温度响应受环境温度影响,同时具有衰减性与滞后性;路面温度随导热系数、比热容的增大而降低,却随导温系数的增大而升高;材料热物理参数中导温系数对路面温度场的影响最大,比热容的影响最小,导热系数介于中间。     

温度作用下半刚性基层道路反射裂缝的应力分析与处理方法研究

为了弄清楚温度对半刚性基层道路反射裂缝的产生和发展的影响作用,提高道路的通行能力并延长其使用寿命,对该道路由温度作用引起的反射裂缝进行细致的研究,并提出合理的防治措施。应用ABAQUS建立基层带有裂缝的复合路面有限元模型,首先分析了路面结构中的应力随温度作用的变化情况;然后,通过对比分析研究了设置与未设置防裂功能层两种情况下路面结构内的应力变化情况。路面结构在增设了防裂功能层后的应力低于未设功能层时的数值,且下降幅度处于73.51%~86.97%之间,降低效果较为明显。提出的处理措施可以有效地防治半刚性基层道路因温度作用引起的反射裂缝问题。     

路面冻胀开裂热-应力耦合分析

为了更有效防治季节性冰冻地区道路病害,对路面冻胀开裂力学机理进行了研究。通过对路面冻胀开裂病害现象的调查分析,指出半刚性基层冻胀是道路冻温开裂病害发生的重要因素之一;建立了道路结构热-应力有限元模型,对路面在半刚性基层冻胀作用下的力学响应进行了计算与分析,提出了基于基层冻胀的路面劈裂破坏理论;通过对路面开裂判据应力计算,分析了路面冻胀开裂对冻温材料力学性能变化的敏感性。结果表明,基于半刚性基层冻胀的路面劈裂破坏理论,能够更合理地解释路面冻胀开裂现象;半刚性基层的冻胀性能以及路面材料的强度特性,均对路面冻胀开裂有较大的影响作用。     

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。     

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。     

沥青混凝土温度应力影响因素分析

通过试验路观测沥青道路结构内实际温度值,总结道路结构内实际温度分布情况及变化规律。在此基础上建立低温下沥青混凝土道路热—结构耦合三维有限元模型,分析降温幅度、沥青面层及基层参数对沥青混凝土路面温度应力的影响规律。此外,还考虑了沥青面层与基层间的接触状况对温度应力的影响。结果表明:降温幅度的变化对道路结构内所引起的温度应力产生的影响最大;沥青面层模量及面层温缩系数的变化对结构内的温度应力影响较大;而沥青面层厚度、基层厚度及基层模量的变化对结构内的温度应力影响都有限,当这些参数值发生变化时,温度应力基本保持不变;层间接触状态的变化对路面结构的力学响应有一定的影响,特别是层间接触状态不同的接触界面。     

极端低温对道路沥青路面的影响研究

运用ANSYS有限元软件,模拟研究极端低温和标准轴载作用对长春Ⅰ型和Ⅱ型两种常见路面结构的影响,分析路面各层结构的位移w和应力σ等力学特性变化及不同极端低温温度下路表应变变化。结果表明:同等状况下Ⅱ型路面结构抵抗变形的能力更强,各应力大小基本相同;得出极端温度下路面低温开裂的位置,可为充分理解路面结构特性并进一步进行道路的设计提供一定的参考和依据。     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

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。     

提高冰冻地区零填与挖方路段土基冰冻稳定性的研究

本文主要论述提高冰冻地区零填与挖方路段土基强度冰冻稳定性采取的技术措施。文中介绍了近几年在冰冻地区所修筑的高等级公路在零填方与挖方路段路面强度衰减出现破损问题，提出了路面强度衰减系数。根据研究成果，对土基“下处理”深度，提出了两种理论的计算方法。     

足尺路面试验环道路面温度曲线特征及拟合研究

为了对路面温度变化规律及特征进行分析,分析了足尺路面试验环道RIOHTRACK路面结构温度季节性变化和日变化的一般规律。路面结构内部温度随着季节变化呈现交替性变化,且不同深度处温度在全年有两个交叉时段,在这两个交叉时段,路面结构内部不同深度处温度差达到最小;路面结构内部温度是由大气温度和大地温度共同作用影响的,而日温差为0℃的最小深度位置即为这两个温度场相互作用的平衡点。该平衡点上部结构温度,主要受大气温度变化的影响,其日温度随着大气温度变化呈现周期性波动,波动曲线呈现非对称波的特点。基于日温度变化曲线非对称波的特点以及路面温度随深度变化的规律,研究了路面温度日变化曲线和路面温度随深度变化曲线的拟合方法,分别从时间和深度两个维度建立了路面温度的时间函数模型和随深度变化函数模型。通过模型对实测数据的拟合结果表明:所建立的时间函数模型对路面结构日温度变化曲线具有很高的拟合精度,能较好地契合温度曲线非对称波的特点;所建立的路面结构温度随深度变化函数模型对路面结构温度随深度的变化曲线具有很高的拟合精度,能较好地反映路面结构温度随深度变化的规律。     

季冻区二灰碎石路面基层结构配合比设计分析

季节性冰冻地区公路由于温度变化等因素造成路面结构出现裂缝、坑槽等破坏,直接影响到了公路的使用质量,在实际应用中发现路面病害的形成和半刚性路面结构性能有着非常重要的关系,如何改善和提高季冬区半刚性路面结构的使用性能,成为提高季冬区路面结构使用耐久性的一个重要因素。本文根据大广高速公路连接线路面半刚性基层结构的调查和分析,提出了提高半刚性路面基层使用性能的解决措施。     

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.     

基于有限元的水泥路面冰冻损伤机理

为了研究水泥混凝土路面冰冻损伤机理,对混凝土材料的微观结构进行了研究,并对水泥混凝土路面温度场进行了有限元分析.基于应力场、多孔体系渗流场和温度场的多物理场耦合理论,利用Comsol软件,对水泥混凝土路面内部结冰的现象进行了数值模拟.根据不同的降温速率、孔隙率、渗透系数和孔隙累积分布函数,设计了4组模型,每组4个模型进...     

重冰冻区低温-荷载耦合作用下玄武岩纤维沥青路面的抗裂性能

针对内蒙古重冰冻区沥青路面所处的严寒工作环境及路面病害,提出基于抗裂性能的路面结构控制指标。利用Ansys有限元软件建立新建玄武岩纤维沥青路面结构的计算模型和出现裂缝后的路面计算模型,通过室内试验确定玄武岩纤维沥青路面力学参数、热物性参数与其他参数,分别对其低温-荷载耦合作用下的抗裂性能指标进行计算分析,并对玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命进行测试,验证有限元模拟结果的正确性。研究表明:低温-荷载耦合作用下,易裂点位处新建玄武岩纤维沥青路面各项抗裂指标均有所提升;不同荷载位置对含裂缝玄武岩纤维沥青路面不同裂缝扩展时期的影响具有差异化;含裂缝玄武岩纤维沥青路面在低温-正载K_Ⅰ、低温-偏载K_Ⅰ和低温-偏载K_Ⅱ作用下易裂系数指标K_R都较小;在不同温度和应力水平下,玄武岩纤维沥青混合料疲劳寿命始终显著高于普通沥青混合料。     

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...