青藏公路热棒路基在多年冻土地区降温效果分析

青藏公路多年冻土地区路基病害是制约青藏地区道路发展的一个重要问题。热棒是防止多年冻土路基上限下降的措施,为了研究热棒路基的降温效果,动态监测青藏高原五道梁地区百米路基试验路段的温度变化,通过与一般路基对比,分析了热棒路基在多年冻土地区的降温效应。研究发现:热棒路基能够有效地降低路基温度、保护冻土和增强路基热稳定性。     

热棒在青藏铁路试验段中的应用

在多年冻土地区,采用热棒处理地基的技术具有广阔的应用前景。为了获得热棒的技术参数,指导工程设计,在青藏铁路清水河试验段和安多试验段布置了热棒试验工程。介绍了试验段采用热棒所处理的不良地质类型、热棒的施工工艺及研究内容。     

青藏公路多年冻土区热棒路基的设计计算

由于热棒路基具有良好的降温效果,在青藏公路多年冻土区得到了应用,但是关于热棒路基设计参数的选择,目前主要还是基于工程经验。笔者根据青藏公路楚玛尔河地区热棒路基的现场观测资料,详细给出了热棒一个工作周期内的产冷量及实际耗冷量的计算方法。在设计时可根据路基的使用年限和所要求的上限抬升值求得其耗冷量,选取合适的安全系数可进一步得到产冷量,由产冷量与设计参数的关系式,从而确定热棒的间距和基本参数(蒸发段长度、散热面积、直径)。     

多年冻土地区热棒路基设计原则和方案

青藏公路多年冻土地区路基病害是制约青藏地区道路发展的一个重要问题。热棒是治理多年冻土路基病害的重要措施,热棒路基的工作效果与热棒的自身参数、埋深、埋设间距等有很大的关系。通过热棒路基的各个参数与施工要素的影响分析,提出了热棒路基设计原则和方案。     

无动力热棒冷却冻土路基研究

基于热棒工作原理及已有的研究成果,依托青藏公路整治改建工程实施大规模热棒试验工程。介绍青藏公路多年冻土区公路路基热棒试验情况,通过现场设置观测装置观测地温变化,分析研究热棒的工作状态、冷却路基效果及对冻土热稳定性的影响。1年观测结果表明,进入大气负温期后,热棒开始工作,路基及基底土体冷储量显著增加,且总增加量随冻结期增长;热棒影响范围内,距离热棒越远,冷量增长期越滞后且增幅越小,符合一般规律;路基工程中使用热棒保护冻土和改善路基热稳定性是有效的。     

L型加设直插型热棒与直插型热棒的地温差异

对比分析了岛状多年冻土区L型热棒加设直插型热棒与单一的直插型热棒在一定距离与深度的地温,发现L型加设热棒试验段路基的降温效果好于单一直插型热棒,这将对今后的东北地区及低纬度、高海拔地区的道路建设与养护提供依据和技术支持。     

尘土污染降低热反射沥青路面降温性能机理分析与对策

热反射沥青路面被尘土污染后会造成降温性能的大幅下降,应用光学原理分析得出,热反射沥青路面降温性能的下降原因有:1)尘土对光线的吸收率高于热反射沥青路面;2)热反射沥青路面被尘土污染后表面粗糙度增大,表面粗糙度增大造成光线在表面反射次数增加,两者都会使热反射沥青路面表面吸收热量增多,降温性能下降。同时提出了热反射沥青路面在应用过程中针对尘土污染所采取的应对措施。     

多年冻土区热棒路基降温调控效能研究

为了研究多年冻土区地温变化规律及评价L型和直式热棒的地温调控效果,以某一级公路采用的热棒群降温工程措施为研究对象,以现场实时监测数据为基础,评价了热棒有效影响半径、作用期限和影响深度等因素对多年冻土路基的降温冷却效果,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温预测模型。研究表明:在垂直于路基中心线的水平方向上,热棒作用下的路基地温变化呈"弯沉盆曲线"型,最小有效影响半径为2.0m。在近路中心侧最低地温在-0.5℃以下,L型热棒降温效果更佳;而在近路肩侧最低地温基本处于0℃以下,直式热棒冷却效能优势较大。多年冻土路基地温变化近似呈现正弦波形曲线分布,单位周期内地温振幅随深度增加不断衰减,且存在相位滞后效应和偏距差异,经历两个冻融循环冷却期后,两种热棒段的路基最低地温降幅分别达到51.5%、50%。浅层地温受大气温度和黑色沥青路面聚热效应的影响波动幅度较大,但随着路基埋深的不断增大,其周期性波动逐渐削弱并逼近年平均地温。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.97以上,预测效果良好。研究成果可为多年冻土路基设计、运营维护和变形监测提供新视野。     

发卡式热棒—隔热层复合路基应用技术研究

基于已有单一路基调控措施作用效果分析,提出发卡式热棒——隔热层复合路基调控工程措施,对复合调控措施作用机理、发卡式热棒结构设计、复合调控措施路基结构设计等进行了探讨,介绍了复合调控工程措施实体试验工程监测方案、施工过程及施工质量控制要点,观测数据表明:复合路基调控工程措施是将隔热层有较大热阻,能减少路基体暖季吸热,热棒冷季能主动对流换热冷却路基的各自的积极因素进行综合利用,在降低路基温度场方面效果明显,达到全年减少路基体吸热的积极作用,有利于保持多年冻土路基稳定.     

低温热棒的检测

阐述热棒的工作原理以及在青藏铁路多年冻土区的应用。就热棒的主要检测内容进行了讨论,并对其修改完善提出了建议。     

热棒技术及其应用

随着青藏铁路多年冻土地区大量采用热棒技术加固路基,热棒在土木工程中的应用越来越受到人们的普遍关注。从回顾热棒在国内外的工程应用,简介热棒技术的发展及其产业化过程,在此基础上简要地分析了目前我国热棒研究及其应用的状况。     

关于青藏铁路热棒路基稳定性的探讨

热棒路基是青藏铁路的重要组成部分,通过调整热棒的埋设位置、热棒的横向间距和纵向间距等来控制路基人为上限合理位置和控制路基协调变形。路基的强度和稳定性是保证青藏铁路正常运营的基本条件,只有使热棒得到合理布设,才可达到保护多年冻土、增强路基强度、保持冻土路基稳定的目的。文中通过分析不同形式的热棒试验路基的稳定性,总结提出了热棒的合理布设位置、纵向间距和横向间距。     

利用热棒技术处治高温多年冻土路基病害

青藏公路高温多年冻土区高路堤纵向裂缝严重，传统被动保护冻土的措施已不能有效管理其病害。对青藏公路利用热棒技术处治病害的试验进行了系统分析，结果表明热棒技术是有效的。     

确定热棒制冷影响范围的新方法

在确定热棒制冷影响范围时,抓住地温这个根本特征,根据冻土的热物理性质,建立热量在土体中传递的数学关系式,并结合实测地温推导出相关热传递系数,从而确立热棒在水平面上的制冷影响半径方程式.利用该方程式计算出不同深度处热棒侧壁到天然地温等温面处的水平距离,即为该热棒在该水平面上的制冷影响半径.再在竖直面上将各半径连结起来,以热棒中心线为对称轴将其旋转360°所得实体即为该热棒在土体中的有效制冷影响范围.     

某混合动力车型热管理系统开发与研究

混合动力车辆热管理系统是确保车辆电机、电池、控制器、发动机处于最佳工作温区系统,并在极限工况下处于许用工作温区的系统。文章以某在研混合动力车型为研究对象,通过对电机、电池、控制器和发动机的散热需求进行分析,设计了覆盖三温区的热管理系统循环回路。文章基于一维仿真软件Flowmaster和CFD软件STAR-CCM+对系统在设计工况的性能进行了仿真分析,确保各单元在设计工况运作时散热良好。文章对充电时热管理系统对电池降温需求的响应速率进行了分析,以防止充电过程中热累积引起热失控的发生,并提出了影响响应速率的关键因素和改善方法。     

人工冻土冻结过程分析及冻结管布置间距的计算

为确定在冻土冻结过程中冻结影响范围与冻结时间的关系,将人工冻土冻结过程拆分为土体表面的热散失和冻结管的冻结2个过程,并以热势能及热势能耗散过程中的平衡方程分析上述关系。为确定冻结管间距的合理取值,引入热势能理论并计算当量热阻,建立在多个冻结管影响下微元体的冻结时间方程,提出一种在多个冻结管作用下冻结影响范围与冻结时间的关系的计算方法及冻结管布置间距的确定方法。通过实例分析了人工冻土厚度的计算方法,以数值模拟方法比较了不同冻结管布置对冻结时间的影响。上述研究成果深化了人工冻土理论研究与实际应用之间的关系。     

热反射涂层开发及路用性能观测研究

通过分析沥青路面的光热环境,建立了沥青路面的热平衡方程。提高路面的反射率可以降低沥青路面的平衡温度,有利于减少车辙病害和缓解城市热岛效应。使用热反射涂层可以有效地提高沥青路面的反射率。开发了3种不同配方的路用热反射涂层材料,于室内测试了各配方及国外某产品的降温效果,最后通过修筑热反射涂层试验路观测其抗滑性能和眩光情况,并进行经济性分析。结果表明,所开发的热反射涂层材料降温效果较好,最大可以降低表面温度11.4℃。应用热反射涂层后路面的抗滑性能略有降低,但仍满足路用要求。新铺筑的热反射涂层的眩光性能介于普通路面和交通标线之间,在使用过程中逐渐降低。所开发的路用热反射涂层材料的造价较低,可以作为一种预防性养护措施。     

唐古拉山南麓冻土区低路堤的工程补强研究

由于线路纵向坡度限制,青藏铁路在某些越岭地段,不可避免会出现路堤高度小于所在地区路基临界高度的低路堤。针对唐古拉山南麓冻土区的特殊环境条件,对该类低路堤不同的工程补强措施进行了比较和试验研究。结果表明,大功率下的热棒 保温板的工程措施效果最好。     

直插和斜插热棒用于保护多年冻土的效果分析

通过对青藏铁路两处热棒试验路基不同位置、时期温度场的分析比较，总结出热棒直插和斜插两种方式对于保护多年冻土效果的不同特点。     

多年冻土区灌注桩的人工冷却试验研究

多年冻土区灌注桩修筑过程中，混凝土携带的热量和水化热会对周围冻土产生强烈的热扰动，由于基础在回冻前承载力非常小，因此桩基的快速回冻已成为该地区基础设施建设中备受关注的问题。为解决该问题，创新性地提出人工冷却法在多年冻土区灌注桩中的应用，以实现基础的快速降温和回冻，并在青藏高原北麓河进行现场人工冷却灌注桩试验。试验结果表明：人工冷却降温效果显著，试验进行到第2天，基础周围土体温度已经降至天然场温度以下；随着冷却试验的继续进行，基础和周围土体的温度会进一步降低；人工冷却有效降低了土体温度，并增加了桩基周围土体的冷储量，冷却试验结束后的第7个月试验桩的平均界面温度为-0.6℃，无冷却措施桩对应的平均界面温度为-0.37℃。承载力计算结果表明：人工冷却可以快速、大幅提高桩基的承载力，通过该措施的应用，试验桩的承载力可提高至2 231 kN，而无冷却措施桩对应时刻的承载力仅为549 kN；该措施有效缩短了冻土区灌注桩施工的后续等待时间，经过人工冷却的桩基承载力很高，冷却结束后即可进行上部荷载的施工。人工冷却可作为冻土地区桩基快速施工中的一种重要方法和有效途径，其不仅能够解决灌注桩对冻土产生热扰动这一难题，还能够有效缩短工程的建设周期，具有很高的工程应用价值。