AC+CRCP复合式路面温度场有限元分析

根据传热学原理,利用有限元方法分析了AC CRCP复合式路面的瞬态温度场.共考虑了3种路表与外界热交换的形式:太阳辐射、空气对流换热和空气辐射换热.计算结果与实测值的平均误差为2.0℃,并表现出明显的规律性:随着深度增加,温度、温度梯度、变温速率都会出现变化幅度减小、变化相位滞后的现象;而日温差随深度增加而减小情况可用指数函数来模拟.利用所建模型分析了复合式路面的温度场,结果表明:路表温度主要取决路表与外界环境的热交换;相同天气情况下路面表层材料对太阳辐射吸收率的不同是导致路表温度不同的主要原因;沥青层的临界厚度仅与沥青混合料的导热能力有关.     

冻土融沉对路面结构力学响应的影响

为研究冻土融沉规律及其对沥青路面结构的影响,结合青藏高原地区实测温度数据,运用数值模拟技术研究多年冻土地区路基温度场变化特性,分析特定温度场条件下冻土路基融沉规律,再以该融沉曲线为路面结构的位移边界,计算了路面结构的融沉附加应力,并与无融沉时的结构响应进行了比较。研究结果表明:冻土路基从表面逐渐向内融化,当外界温度较低时,路基土内部还存在冻土核,当外界温度足够高时,则路基土内部可能全部融化;当融深较大时,固结沉降较大,反之则较小;冻土路基融沉变形曲线近似于抛物线形状,回归建立了路基融沉变形公式,而在此位移边界条件下,路面结构产生附加应力,会对结构产生不利影响。     

非均布温度条件下CRCP+AC复合式路面温度应力分析

根据传热学相关理论,应用大型有限元软件ANSYS10.0对夏季高温条件下CRCP+AC复合式路面瞬态温度场进行了模拟,利用温度-结构耦合原理计算了日周期气温下路面结构的温度应力.分析过程中,考虑了温度沿路面深度方向分布的非线性特征及初始参考温度的非均匀性,对CRCP+AC复合式路面温度应力的影响因素进行了分析.研究结果表明,AC层厚度、CRC层厚度、CRC与基层接触条件的改变对路面结构温度应力的影响较大.当AC层厚度小于6 cm后,改变CRC层厚度对混凝土板温度应力影响不大.     

多年冻土区聚苯乙烯隔热公路路基温度场数值分析

为了研究随外界环境条件改变聚苯乙烯(EPS)冻土路基温度场变化特征,运用ABAQUS有限元分析方法,对多年冻土区EPS隔热路基的温度场进行了数值模拟.计算时采用改变EPS铺设位置,模拟路面下多年冻土季节最大融深在路基修筑完工后8a内随时间的变化.通过对计算结果分析得出,在多年冻土区路基中铺设保温材料对路面下多年冻土具有明显的保护作用.当EPS铺设在路堤底部时,路堤温度场分布比较均匀,路堤内部都为正温,在EPS板下,路基温度都为负温,说明EPS有效阻止了边坡和路面传入的热量.因此,如果要修筑EPS隔热路基,应将EPS板铺设于路堤底部.     

水泥混凝土路面的路基温度场测试及数值模拟

路基中温度的分布和变化规律是研究季节性冰冻地区水泥混凝土路面稳定性的基础。基于黑龙江省鸡讷(鸡西—讷河)公路试验路段的路基温度场测试资料,分析温度场的变化规律;建立水泥混凝土路面结构的路基温度场模型,分别在第一类边界条件(附面层理论)和第二、第三类边界条件下对路基温度场进行数值模拟。研究结果表明:路基内部温度变化滞后于大气温度;第二、第三类边界条件作用下的路基温度场数值模拟结果比第一类边界条件更接近温度实测值;沿深度方向,越靠近路基表面,第一类边界条件下的计算值与现场实测值的差异越大,越往下差异越小;而第二、第三类边界条件下的计算值与实测值的差异沿深度方向变化较小,可应用于路基温度场的数值模拟。     

甘肃陇南沥青路面高温温度场预估模型研究

为建立甘肃陇南地区沥青路面高温温度场预估模型,选取陇南地区兰海高速典型路段,利用采集的实测沥青路面结构温度数据对陇南沥青路面温度场的分布规律进行研究,并采用回归分析方法分析了气温、太阳辐射强度和湿度等影响因素与路面温度的相关性,建立了以温度、湿度、太阳辐射强度和路面深度为主要参数的沥青路面高温温度场预估模型.研究结果表明:气温和湿度随着时间呈正弦变化,气温和太阳辐射强度对路面结构温度影响呈正相关,湿度对路面结构温度的影响呈负相关;气温和太阳辐射强度对路面结构温度有累积性和滞后性的特点,且随着路面深度的增加;由三种沥青路面温度场预估模型的模拟结果与站点采集的实测值对比分析可知,本研究建立的沥青路面高温温度场预估模型与路面结构温度有较高的相关性,能较好模拟陇南地区沥青路面高温温度场,为陇南地区沥青路面车辙防治工作提供技术支撑.     

钢桥桥面铺装层温度场分布特征

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果掌握钢桥桥面铺装层温度分布规律,便能选择适合钢桥桥面铺装层温度特点的铺装材料,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对钢桥桥面铺装层温度场温度分布特征进行了系统研究,分析了钢桥桥面铺装层温度分布规律。研究后发现,钢桥面铺装层内温度场变化与路面温度场变化并不相同,较路面温度变化更为剧烈,温度条件更为苛刻。由此可以得出结论：道路温度场理论并不完全适合钢桥桥面铺装层,在进行钢桥桥面铺装层设计时,不能按照当前普遍采用的设计方法,简单地按照路面设计方法进行设计。在钢桥桥面铺装设计中,更应注意高温问题。     

自然条件下沥青路面结构的温度分布

利用笔者曾提高的路面计算方法,对半则性基层沥青路面温度场温度场进行了分析,揭示了外界气候条件、路面材料的热工性能与路面结构的温度分布和温度速率之间的内在关系。并从有利于沥青路面低温抗裂的角度,对路面结构材料等进行了讨论。研究表明：路面温度越低、降温速率越大、低温时间越长,则沥青路面开裂的可能性越大。采用中粒式或粗粒式沥青混凝土比采用细粗式沥青混凝土作面层材料要好     

高寒高海拔地区长大隧道温度场测试与二衬结构应力场耦合分析

以西藏某隧道为研究对象,对隧址区温度场变化规律进行监测和分析,选取9个测试断面,分别对隧道内纵深温度、围岩温度、各断面温度及二衬结构接触压力进行测试.基于测试结果,利用有限元软件ABAQUS,对隧道二衬结构应力场进行模拟分析.结果表明:隧道的年气温及日气温随时间呈正弦曲线周期性变化,沿隧道纵深空气温度呈"快速增长—缓慢增长—趋于稳定"的变化规律;越靠近洞口的断面温度变化越明显,随着围岩深度增加,温度趋于稳定;隧道洞口断面温度变化由大至小依次为拱顶、路面和边墙,超过某一深度后温度变化由大至小依次为路面、拱顶和边墙;二衬接触压力分布受水平构造力影响较大,表现出向内挤压的特征;隧道洞口段二衬结构受温差影响最大,当日温差≥15℃时,实际温度应力占二衬结构所受总应力的4.00％,由温差引起的反复作用力约为GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》所规定设计值的71.3％,此时应及时采取防冻保温措施.     

基于连续变温的沥青路面车辙模拟分析

针对车辙产生的外部影响因素(温度、荷载),在对典型路面结构温度场分析以及材料特性试验的基础上,采用合理的车辙计算模型和考虑连续变温的模拟分析方法,利用ABAQUS模拟分析了不同温度场、不同接地压力下车辙的变化规律.结果表明:通过路面温度场的引入和定义材料参数随温度场变化,利用连续变温的路面车辙模拟分析方法可以更加符合实际的进行车辙模拟分析;车辙主要产生于平均气温高于20℃的高温季节的高温时段;在温度条件和累积作用时间相同的情况下,车辙量随接地压力的增大而增加,且基本成线性增长关系,而实际车辆超载时,路面车辙将呈非线性显著增大.     

福州水泥路面的温度预测及气象要素分析

路面结构温度场受众多外界环境因素的影响。以往研究表明,路面结构温度场与气温、路表温度和辐射大致呈线性关系,与时间和深度呈非线性关系。基于气象资料分析了福建省福州市的气候特点,并给出了路面结构温度及影响因素的测试方案。在实测路面温度数据基础上,采用STATISTICA软件回归分析福州路面温度场预估模型,新模型预估温度与实测结果相关系数达到0.9910,在预测混凝土路面板具有较好的精度。     

道路致灾空洞热效应与快速探测可行性研究

为了快速有效地探测出城市道路结构中的致灾空洞,预防路面突然塌陷而导致财产和生命的损失。本文采用理论和数值模拟手段,分析了城市典型的沥青混凝土道路存在致灾空洞时的热效应和温度场变化规律。研究表明：致灾空洞的存在改变了沥青混凝土道路结构传热特性,提高了其热流通量,致使路面结构层传热增多、热量留存减少、引起道路路面温度发生下降。在夏季晴好天气的2:00-22:00时段,致灾空洞提高了道路结构热流通量约4倍多,使道路路面在致灾空洞约2.2倍尺度范围内温度下降1.061℃—1.368℃,目前红外热像仪的探测精度能够探测出其温度变化。因此,采用红外热像技术探测城市道路致灾空洞具有可行性。     

青藏铁路多年冻土区路基温度场的模拟与预测

在多年冻土区修建铁路站场路基,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,地下温度场将重新分布.根据此特征可推断多年冻土的发展演化趋势以及评定路基的稳定状况.结合青藏铁路某段站场路基实际监测数据,利用ANSYS软件对2002年～2030年地下温度场进行有限元数值模拟.模拟计算结果表明:路基下冻土上限发生上移,多年冻土得到了保护;在年平均气温增长0.02 ℃的条件下,试验段内冻土人为上限和未受路基影响的冻土天然上限均逐年下降;同时,路基阳坡、阴坡两侧地下温度场分布特征的差异构成了路基不均匀变形和路面裂缝的潜在威胁.     

大地蓄热效应在地下空间自然通风中的应用

众所周知,在地表下一定深度处岩土的温度基本是衡定的。利用夏季地下岩石温度比外界空气温度低,向室内空气吸热的冷效应和冬季地下岩土温度比外界空气温度高向室内空气放热的热效应,造成最大限度的室内外空气温度差△t,(即空气重度差△γ)再利用我们研制的最佳进、排风型风帽,我们在西宁和南京等地成功地进行了定向和半定向自然通风的实验研究。     

湿热地区水泥混凝土路面温度场与温度应力研究

为揭示南方湿热地区水泥混凝土路面的温度场与温度应力特征,以福建省南平市、福州市两种水泥混凝土路面结构为研究实体,对5个不利季节现场温度场进行监测试验研究,并基于数据进行了水泥混凝土路面温度场特征分析,建立了路面温度场预估公式,并分析了不同工况的水泥混凝土路面温度应力和措施.研究发现:在南方高温和太阳辐射的综合作用下,水...     

基于COMSOL的沥青混凝土路面车辙预估

模拟了基质沥青路面和高模量沥青路面在高温温度场下的蠕变,借助有限元软件(COMSOL)引入温度场和受温度诱导的蠕变模型,对基质沥青混凝土路面和HMAC(高模量沥青混凝土)路面进行热辐射和固体力学耦合作用,分析对比其在车辆荷载作用下的永久变形,研究外界环境温度、太阳辐射和车轮荷载等因素对路面车辙变形发展的影响,能够对路面车辙深度进行精确地预估,研究分析车辙产生的蠕变变形,针对路面车辙提出合理的防治措施,减小路面永久变形,为路面的材料选择和结构优化提供参考价值,延长沥青路面使用寿命.     

南疆高温大温差地区高速公路沥青路面结构适应性

为了分析南疆的高温大温差气候条件下沥青路面的结构适应性,以控制高温变形类病害的发生,选取了新疆常用沥青路面结构STR-1以及我国其他地区采用的沥青路面结构STR-2与STR-3,对这3种路面结构进行了高温代表日(2008年7月4日)下的温度场与荷载-高温耦合场的模拟计算.研究表明:同气温相比,随着深度增加,路面结构的温度变化呈现出明显的滞后性,较厚的沥青面层可有效减缓温度对基层的作用,减少温差带来的病害.荷载-高温耦合场的模拟结果表明:当以车辙累积量和高温最大剪应力作为衡量高温变形病害的评价指标时,采用复合式基层路面结构的STR-3对南疆高温大温差环境的适应性最佳.     

甘肃渭源地区实测冬季沥青路面温度场预估模型研究

甘肃省沥青路面冬季易出现低温开裂与凝冰现象,严重影响冬季沥青路面的使用性能和安全.根据甘肃渭源地区冬季现场实测的气象数据和路面结构内部温度,研究沥青路面低温温度场的分布规律;利用统计方法对影响沥青路面温度场的环境因素进行相关性分析,确定气温与辐射对沥青路面结构内部温度影响的累积和滞后时间;基于多因素逐步回归分析,提出适用于该地区的冬季沥青路面温度场预估模型.结果表明,随着路面深度的增加,路面结构内部温度呈现减小的趋势,气温和太阳辐射强度对路面结构内部温度累积和滞后影响越来越显著;将时间与路面深度作为误差修正因素引入沥青路面温度场预估模型中,可准确预估冬季沥青路面温度场的变化.     

滚子轴承温度分布的数值计算与应用

在摩擦学和传热学理论的基础上,进行了滚子轴承内部温度分布的研究.运用计算流体力学分析软件FLUENT对以风机轴承、转子、轴承座为一体的系统建立了温度场数值仿真模型.对5种不同润滑脂容积比状态的模型进行了轴承温度场的数值模拟,研究了环境温度、运行负荷和润滑脂容量变化时滚动轴承内部温度的特征,并应用于现场223型滚子轴承的温度诊断技术中.     

基于拉普拉斯变换的路面一维时变温度场预测

提出了一种基于拉普拉斯变换及高斯积分法数值反演的预测多层路面结构体系的一维时变温度场解析方法.采用热传导方程建立自然环境下路面结构的一维时变温度场数学模型,应用基于最小二乘近似的内插三角函数多项式拟合一定周期内的气温和太阳辐射强度,据此确定路表边界条件;利用高斯积分公式进行拉普拉斯数值反演,可以很容易地得出一维时变路面结构温度场的解析解;通过与旧水泥路面加铺沥青层路面结构夏季和冬季实测温度场数据的对比验证,发现预测的各路面深度处温度和实测温度的最大偏差在3℃以下,表明利用文中模型预测路面结构温度场的精度非常高.