持续极端高温时沥青路面养护与管理技术研究

摘要

近年入夏以后全国很多地方出现了高温天气，多个省7月与8月气温高于35℃的天数高达数十天。根据省、市气象台监测，近年来杭州地区不仅出现罕见的高温热浪天气，而且降水显著偏少。该高温热浪天气具有如下特点：一是高温持续时间长。二是高温强度强。夏季天气的这一变化对沥青路面的直接影响就是沥青路面温度升高，车辙大量出现。因此，深入研究持续高温天气对沥青路面内部温度的影响，掌握沥青路面内部温度的变化规律，是采取有效措施应对沥青路面可能发生的各种病害的关键。本文针对这一情况对持续高温沥青路面内部温度场及路面养护措施做了相关研究，具体内容如下：
　　首先，介绍了温度场的概念，从而引出用有限元Ansys Workbench模拟沥青路面温度场的方法，并用有限元模拟出了持续极端高温天气沥青路面结构的温度场。结果表明，当极端高温持续到第7天时，路表面的最高温度达到74℃，中面层中部的温度达到63℃。
　　其次，以上面层底部达到预警温度的时间点作为沥青路面表面的洒水时机，用有限元软件Ansys Workbench模拟了连续7天气温分别为35℃、37℃、39℃、41℃和35-41℃逐日增加的气象条件下，持续极端高温天气沥青路面的洒水降温过程，最后得出持续极端高温天气沥青路面的洒水时机和洒水频率。前三次洒水时路表温度在63℃-66℃之间，当气温高于39℃时洒水三次后该区间变为62℃-64℃。并通过有限元软件 Ansys Workbench分别模拟了不同导热系数和不同太阳辐射的对沥青路面洒水时机和洒水频率的影响，结果表明导热系数对洒水时机的影响非常小，在0.5℃以内可以忽略，太阳辐射对洒水时机和洒水频率的影响都很明显。
　　最后，在室内进行车辙板光照升温试验，同时用有限元软件Ansys Workbench模拟了车辙板光照升温的过程，对两者结果进行对比，验证了有限元软件所建立的模型和所设定的边界条件的可靠性和准确性；在室内进行车辙板的洒水降温试验，同时用有限元模拟了车辙板的洒水降温过程，两者的对比结果验证了有限元模拟沥青路面洒水时机的准确性和合理性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 持续极端高温时沥青路面养护与管理技术国内外研究现状

1.3国内外研究现状的评价

1.4本文研究内容和技术路线

第二章 持续极端高温条件下沥青路面内部温度研究

2.1 温度场理论

2.2路面结构的边界条件

2.3 有限元数值模拟的基本理论

2.4 有限元模型及求解

2.5小结

第三章 持续极端高温天气沥青路面洒水降温技术研究

3.1沥青混合料动稳定度预警温度的确定

3.2 常用的降温措施

3.3 洒水降温有限元模型及求解

3.4 洒水降温数值模拟结果分析

3.5其他参数对洒水降温时机和洒水频率的影响

3.6小结

第四章 有限元模拟室内试验验证

4.1车辙板在持续高温条件下的温度场试验

4.2 车辙板在持续高温条件下洒水的温度场试验

4.3本章小结

结论与展望

主要结论

创新点

进一步研究建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢