夏季高温沥青路面温度变化规律分析

作者:方立中 刊名:中国住宅设施 上传者:王建伟

【摘要】道路的使用环境,决定了大部分的沥青路面是暴露在自然环境中的,并且遭受到周围环境的不断影响.在路面结构层中形成不稳定的热传递.经过调查大量工程实例,表明沥青路面的结构承担荷载能力和日常路用服务水平与其内部的温度状况有着紧密联系.采用相关有限元计算软件进行计算模拟,得到沥青路面结构内部温度场的分布云图.分析该云图分布规律可以了解到沥青路面结构层内部温度梯度最大值的位置和时间,为温度应力的分析工作、预估沥青路面温度场的分布特征和变化规律奠定基础.

全文阅读

56 | CHINA HOUSING FACILITIES 施工技术 引言 沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料,是一种弹塑性粘性材料,也是一种典型的温度敏感型材料,因而沥青混合料具有一定的高温稳定性和低温抗裂性,其模量和强度与温度的变化有较大的相关性,温度变化对普通沥青路面的承载能力和路用性能影响显著。沥青路面结构层在运营过程中持续经受着各种复杂环境因素的综合作用,致使沥青路面温度场的分布复杂。沥青路面的各种常见损坏如车辙、裂缝、推移拥包等现象,直接或间接的与路面温度的分布及变化状况有关。所以,对沥青路面在夏季高温季节和冬季低温季节的温度场日分布状况以及变化规律准确的模拟预测,对明确沥青路面的实时温度变化,并在此基础上有效地提高沥青混合料的高温稳定性,延长路面使用寿命具有重要的理论和现实意义。 1 沥青路面近地热分析 太阳总辐射由太阳直接辐射和散射辐射组成,这是一种短波的热辐射 [1]。太阳总辐射和大气逆辐射到达道路表面时,大部分被路面结构吸收并转变为热量,其余部分则被道路表面反射或散射掉。在沥青路面结构层与外界大气接触的表面上,沥青路面表面温度和气温之间的差异会导致由于传导和对流引起的热量交换,使道路表面产生复杂的温度变化,主要的表现为沿着路面深度方向由高温向低温处传导。这种热量交换主要取决于环境风速和道路表面温度与气温之差。由于白天路面温度不断变化,所以在道路表面产生了不稳定的热流。路面内的温度场分布由于道路表面不稳定的热流也是在时刻变化的。其中,道路表面和外界环境间主要通过对流和辐射两种方式进行能量的交换。因此,在路面结构内能量的交换以辐射、对流和传递三种不同方式进行交换。研究分析表明,在许多复杂环境因素中,对沥青路面温度场的影响最为明显的就是温度和太阳辐射。因此,本文主要就太阳辐射对沥青路面造成的影响进行研究。 2 沥青路面温度场的数值模型建立 2.1 路面结构形式与尺寸大小 调查搜集目前我国高等级道路的普遍应用的路面结构形式,本文在以下内容中选取半刚性沥青路面结构形式进行模拟分析,建立有限元计算模型。 2.2 模型主要参数与基本假设 就我国目前高等级公路的使用的半刚性基层沥青路面结构,沥青混合料的热物理参数随混合料类型变化不大,面层和基层所使用的材料都具有较为稳定的含水率和嵌挤状态。因此,在一般情况下 [3]-[9],路面温度场计算中不考虑材料随着路面内温度变化而变化。路面结构层材料的热物理特性参数取值见表 1。 对层状结构温度场的热分析做了以下基本假设 [10]-[12]:(1)每个结构层是均匀连续且各向同性的;(2)忽略了路面结构温度场在横向分布,忽略道路在太阳辐射下背阴面和靠阳面的温度差异;(3)认为路面各结构层之间是紧密粘结的,可以忽略层间接触热阻;(4)忽略每层材料的导热系数随温度变化而变化;(5)路面结构温度场随“日”周期而变化。 2.3 多物理场仿真软件传热模块的设置 (1)大气温度为了模拟计算沥青路面温度场,本文采用同济大学严作人 [13] 提出的气温日变化计算公式。具体公式如下式 夏季高温沥青路面温度变化规律分析方立中 / 宁夏东方宝盛建设有限公司 宁夏石嘴山 753000 摘 要:道路的使用环境,决定了大部分的沥青路面是暴露在自然环境中的,并且遭受到周围环境的不断影响。在路面结构层中形成不稳定的热传递。经过调查大量工程实例,表明沥青路面的结构承担荷载能力和日常路用服务水平与其内部的温度状况有着紧密联系。采用相关有限元计算软件进行计算模拟,得到沥青路面结构内部温度场的分布云图。分析该云图分布规律可以了解到沥

参考文献

引证文献

问答

我要提问