沥青路面温度场的分布规律

沥青摊铺降温规律分析摘要：沥青混凝土在摊铺完成以后，必须在一定的温度范围内完成碾压。

为研究沥青摊铺时减少各种外界因素对沥青混合料温度的影响，大大提高沥青混凝土的有效压实温度。

根据热传导定律，采用合理的路面结构层热传导参数可以计算得到并分析不同环境温度、不同的风速条件、不同的沥青层摊铺厚度、不同的沥青层摊铺温度、不同的沥青混凝土类型沥青摊铺层的温度随着时间的变化。

本文作者通过分析，掌握沥青摊铺的降温规律，利用规律逐步提高沥青路面的性能，降低生产成本。

关键词：沥青面层；降温影响；热传导定律；成本0、引言沥青混凝土在摊铺完成以后，必须在一定的温度范围内完成碾压。

沥青摊铺面的温度随着时间的推移会逐渐降低，温度的变化受到很多外界因素的影响。

根据研究，沥青混凝土摊铺层的温度受到环境温度、风速、沥青层摊铺厚度、沥青层摊铺温度、沥青混凝土类型、下承层等多种因素的影响。

对于以上各种因素的影响可以应用常规的热传导定律对沥青混凝土进行分析。

这方面，美国在上个世纪末期做了较多的研究，下面的分析基于美国明尼苏达州公路局的研究成果，结合国内沥青混凝土摊铺和环境的实际情况进行分析。

分析的参数变化见下表所示：1、环境温度对沥青层降温的影响选取风速取值为8km/h，沥青层厚度选取通常的沥青路面上面层为4cm，沥青层的摊铺完成温度为135℃，沥青混凝土的类型为常用的密实级配沥青混凝土。

在以上条件下分析环境温度对沥青摊铺层降温特性的影响，根据热传导定律，采用合理的路面结构层热传导参数可以计算得到不同环境温度下沥青摊铺层的温度随着时间的变化。

计算结果见图1：图1不同环境温度下沥青摊铺层温度变化从图1可以看出如下两点：（1）沥青混凝土摊铺层的温度在初期会以较快的速度降低，但随着时间的推移，降温速率逐渐降低。

第一分钟的降温速率一般是第二分钟的两倍，以后逐步降低。

（2）随着环境温度的增加，沥青混凝土摊铺层的降温速率也在逐步降低。

以摊铺层温度降低到80℃来衡量，当环境温度为0℃时，12分钟摊铺层温度即低于80℃；当环境温度为5℃时，13分钟后摊铺层温度低于80℃；当环境温度为10℃时，为14分钟；环境温度为15℃时，为15分钟；但是当环境温度为30℃时，则经历了26分钟以后，摊铺层温度才降低为80℃。

周期性变温条件下气温和太阳辐射对沥青路面温度场的影响分析摘要：如今，路面破坏成为人们普遍关注的问题，沥青路面不可避免地会受到周围环境和气候变化的影响，而温度的变化是引起路面破坏一个很重要的因素，所以能够合理的计算出路面温度场变得尤为必要。

按照传热学和气象学的基本原理，对周期性变温条件下沥青路面的温度场进行了理论推导，并采用ABAQUS有限元软件模拟连续变温条件下沥青路面的温度场，分析了不同工况下气温和太阳辐射对沥青路面温度场的影响程度。

结果表明，气温和太阳辐射对沥青路面温度场都有较大的影响，其中气温的影响最为显著。

关键词：周期性变温条件温度场沥青路面ABAQUS1影响沥青路面温度分布的因素影响路面温度场的因素可分为两类，即外部因素和内部因素。

外部因素主要包括气温、太阳辐射、相对湿度、风速等气候因素；内部因素包括路面结构的层次组合以及路面材料的热学参数等。

沥青路面处于自然环境中，同时受到内外因素的共同影响，从而引起路面结构体的温度呈周期性变化。

研究表明，在诸多外部因素中，气温和太阳辐射对沥青路面温度场的影响最大。

太阳辐射与天空辐射的能量一部分被路表反射，另一部分则被吸收并转变为热能，这部分热能与外界气温相叠加，由此产生的可观的路表温度，沿路面深度方向向温度较低处传导。

而其他因素，如风速、云量、降雨等都以气温和太阳辐射部分体现出来。

1.1太阳辐射的影响由于太阳辐射的作用，使得大气温度在昼夜之间产生明显的差异，并且呈现出周期性的变化特征。

太阳辐射的这种周期性变化规律对路面结构温度场的影响可以近似地用周期性变化的边界条件描述。

根据Barber[1]、严作人[2]等的研究成果，太阳辐射q(t)的日变化过程可采用以下函数近似表示(1)式中：c为实际有效日照时数，h；为中午最大辐射，,（Q为日太阳辐射总量，J/m2）；为角频率，,rad。

由于上式在计算温度场时会出现跳跃的间断点，所以需将其展开为级数形式，根据Fourier级数的相关原理，可将上式展开为q(t)= (2)式中;,, 。

沥青路面温度场的分布规律研究[摘要]路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用，这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。

深入地研究了环境因素对路面温度场的影响机制和路面温度场的分布规律后发现，气温和太阳辐射强度是影响沥青路面温度场的主要因素，二者对沥青路面温度场的影响具有累积性和滞后性的特点。

通过对我国多个地区路面温度实测数据和气象资料进行回归分析，建立了以气温、太阳辐射强度和路面深度为主要输入参数的沥青路面温度场预估模型。

[关键词]沥青路面温度场分布规律预估模型路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用，这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。

沥青材料是一种典型的温度敏感性材料。

温度对沥青路面的承载能力和使用性能都有显著影响。

沥青路面的各种常见损坏，也直接或间接的与路面温度的分布状况有关。

因此，准确预测沥青路面温度场的分布特性和变化规律，具有重要的理论和现实意义。

0引言研究表明，用于铺筑沥青路面的沥青混合料是一种感温性材料，温度的变化会导致其性能有较大的差异。

具体表现为：不同温度条件下路面会产生不同的损坏形式，如低温开裂、高温车辙、拥包等；其疲劳寿命也受温度影响。

因此，脱离了温度而谈沥青混合料的性能或进行沥青路面设计，都将是毫无意义的。

本文中笔者在以往研究的基础上，以大量实测的沥青混凝土路面温度场数据为基础，建立基于不同温变阶段的沥青混凝土路面温度预估模型。

1 统计分析1.1 温度场研究方法路面温度场的研究方法大体上有两种：理论法和数理统计法。

这两种方法各具优缺点。

理论方法是根据气象资料和路面材料的热特性参数，应用传热学原理及相关假设和边界条件求得路面温度解析表达式。

其缺点是温度场的解析表达式过于复杂，数值计算过于烦琐，不利于实际工程应用，同时该方法需要大量的气象资料和路面材料热特性参数，这些都限制了其推广，但理论方法具有较强的适应性，不受地域限制。

整理统计方法是根据实测的路面温度，结合气象资料，通过回归分析建立路面温度的推算公式。

图 ３为路 面体 不 同位 置处 随时 间变 化 的温 度场 。
从 图 ３可 知 ， 面体 内 的温度 场 随着 外界 路 面气 温 的 路
周期 变化 而改 变 ， 这 种 影 响 主要 发 生 在 沥青 面 层 和 但
收 稿 日期 ：０ １０ —５； 回 日期 ：０ １０ —６ ２ １ －３ １ 修 ２ １ －９０
表 １ 路 面 各 结 构 层 热 力学 参数
２ 计 算 及 分 析 结 果
２ １ 夏 天 １ｄ温度 变化 下路 面结构 层温度 场分 布 ． 假定 夏 天 １ｄ地 面温度 变化 如表 ２所示 。
表 ２ 夏 天 １ ｄ地 面 温 度 变 化
时 刻
项目
ｕ ： ｚ：ｕｕ ４：ｕ ｕｕ ｕ Ｏ ： ＵＵ ： ｕｕ １ ： ０ ＵＵ Ｊ ： ｚ ｕＵ Ｊ ４：Ｕ０ ＩＯ：Ｌ ’ ｕ ｌ ： ＵＵ ２Ｕ ： ＺＺ：ＵＵ ２ ： Ｌ ４ ＵＵ
温度 变化 以及路 面层产 生 的温度 应 力也越 大 ； 始 温度 越 高， 初 各结 构层 温度 也越 高 ， 各 结构 层 温度 差 但
与初 始 温度 关 系不明显 。
关键 词 ： 沥青 混凝 土
路 面 温度 场
中图分 类号 ：４６ ２７ 文 献标 识码 ： Ｕ １ ． １ Ａ
（ 昌大 学 建 筑工 程学 院 ， 西 南 昌 南 江 ３０ ３ ） ３ ０ １
摘 要 ： 用三 维模 型 ， 采 对夏 日全天 温度 变化 下路 面结 构层 温度场 分布 及不 同降温速 率下 沥青路 面温度 场
分布进 行 了分析 。结果表 明 ： 表 以下 ０ ４ ｍ 深度 内（ 地 ． 即沥 青 混凝 土 面层 ） 度 场 受 到 外界 温 度 影 响 温 大 ， 下各 结构 层 温度场 变化 不 明显 ； 同一 结构层 ， 别是 面层 ， 其２１ ０ １年 第 １ ２期

根据有关实验，常用的几种半刚性基材料的导热性能相差不大，因此它们的导热性能的差别对沥青面层温度分布产生的 影响不大，面层较厚时，这一影响可忽略不计。 分别对沥青面层厚度为8cm和15cm下垫10cm煤渣(导热系数0.43,导温系数0.0022)和通常半刚性材料〔导热系数1.2和 导温系数0.0028)的情形进行计算，结果绘于图3-17和3-18中。
从图3-I3和图3-14所示的1月份温度分布曲线可见，路面表面温度的日波动量最大约为20}℃, 5cm深处温度的日波动量 最大约为11℃，在沥青面层底部温度日波动量很大约为6℃，在上基层中部约为3℃，而在下基层中，温度日波动量不超 过1.5℃。 不同深度及不同结构层之问的温度分布曲线存在相位差，相 对于表面而言，5cm深处的温度分布曲线的相位差约为1h,沥青 面层底部的相位差约为5h，在40cm的底基层中，温度达到最大 值的时间一般在0点前后，其相位差约为12h。无论是在夏季温 暖季节，还是在冬季寒冷时期，路面温度的最大值和最小值均 在路表面达到，路表最高温由于太阳辐射等影响远比当天的最 高气温高，而路表最低温度由于夜间路表放热的原因，可能比 最低气温还低，这表明路表温度在整个路面温度场中具有控制 意义。 由于太阳辐射，路表最高温度一般出现在最大太阳辐射后的 2h，通常在下午1-3点之间达到，而路表最低温度一般在清晨5 点左右达到。
在L1边界上，m=1，l=0，由此得边界条件:
经计算整理可得按位移求解温度应力时位移分量满足的边界问题:
注:温度应力问题一般宜按位移求解，按位移求解原则上可适用于任何平面问题，这是按应力求解时不可能做到的。 式中μ 为材料的泊松比
且T(x，y)=T0(x,y,t1)一T0(x, y,t2) 式中T0= T0(x,y,t)表示时刻t路面结构的温度场。 求解上述边值间题，可分两步进行: 1.求方程组(3-24)的通解 2利用通解及边值条件式(3-25)，确定所求解 由于日变化的外界气温对一定深度以下的路面温度场的影响可忽略不计，因此 T( x，y)→0，y→∞ (3-28) 对某一计算点而言，一定远处以外的温度变化对该点温度应力的影响可忽略不计，因此: T(x，y)→0,x→∞ (3-29) 所以，当要计算不同水平位置的温度应力时，只须相应移动坐标系，并使温差分布关于计 算点对称。 引入复变量Z=x+iy，则有 IT(z)I→0 IzI→0 (3-30) 假定T(z)满足条件: I T(z) I ≤ e-mlzl I z I→∞ 式中m>0 (3-31) 1.偏微分方程组(3-24)的通解， 求偏微分方程组(3-24)的通解，可分两步进行: (1)求偏微分方程组(3-24)的任意一组特解，只需满足式(3-24]，不一定要满足式(3-25) (2)不计变温T，求出方程组(3-24)的一组补充解，使它和特解叠加后能满足边界条件式 ( 3-25 )。 步骤1，引入辅助函数Φ (x,y)使得

湿热地区沥青加铺层温度分布影响因素与最高温度拟合研究作者：***来源：《西部交通科技》2020年第03期摘要：受湿热地区气候环境的影响，水泥混凝土路面沥青加铺层温度场备受关注。

文章选取湿热地区典型路段观测点，设计沥青加铺层结构温度场测试方案，实测沥青加铺层温度场，灰关联分析加铺层温度场影响因素，并采用Matlab软件，对加铺结构中的最高温度进行回归拟合研究。

结果表明：路面结构内温度随太阳辐射和气温的昼夜变化而呈现出周期性变化，随着路面深度的增加，温度的变化幅度减少，路表2 cm处温度为极端高温和极端低温区;各因素对路面结构温度场影响显著性排序为：日太阳总辐射>日最高气温>日平均相对湿度>日平均风速，并得到路表2 cm处最高温度线性回归分析方程。

关键词：道路工程;湿热地区;沥青加铺层;温度场;影响因素;回归分析0 引言湿热地区气候以气温高、湿度高、雨量大、日温差小、无风或少风为特点，多分布在广东、广西、福建等南方地区。

自20世纪90年代以来，湿热地区建有大量的水泥混凝土路面，受重载交通、路面结构设计、施工及养护等多种因素的影响，水泥混凝土路面常出现裂缝、错台、破碎、唧泥等病害，严重影响车辆通行安全和路面服务质量，亟待维修改造[1-2]。

加铺沥青混凝土罩面层是一种较理想的改造方案[3]，但因沥青加铺层结构的特殊性，湿热地区沥青加铺层易出现车辙、水损害等早期破损，加铺层温度场催生了车辙病害的发育。

尽管国内外对沥青路面温度场已有较多研究[4-9]，但针对湿热地区沥青加铺层温度场研究尚未有报道。

因此，对湿热地区水泥路面沥青加铺层结构温度场及影响因素进行研究显得尤为必要，可为沥青加铺层材料选择、结构设计及温度应力分析奠定基础。

1 温度场实测方案1.1 仪器选择及布置方案1.1.1 仪器选择选用Cu50温度传感器，量程在-80 ℃～400 ℃，精度为0.1 ℃，WST-XSL智能巡回检测报警仪自动读取并打印温度数据。

全国沥青路表温度年均值等值线图 °C
全国沥青路表温度年标准差等值线图 °C
6展望
• 缺少高海拔地区数据 • 对天空有效温度的把握不够精确 • 材料导热参数(导热系数、吸热系数等)的影
响
子题2 沥青路面等效温度研究
• 1 路面结构层弯拉应力与应变 • 2 沥青面层压缩量 • 3 路表弯沉 • 4 面层疲劳等效温度 • 5 基层疲劳等效温度 • 6 车辙等效温度 • 7 展望
Dg

Eˆ1h1 Eˆ2h2
Eˆ1h1 Eˆ2h2
Dg
M1

D1 D1 D2
M
M2

D2
D1
D2
M


13.365
ln
• 路表温度的日变化特征 • 路表温度日变化规律 • 多云天气的修正 • 不同深度处的路面温度日变化规律
路表温度日变化规律
2阶段拟合路表温度的升温过程和降温过程

Ts
t



Ts.h
Ts.l 2
Ts.h
Ts.l 2

cos

t ts.l ts.h ts.l

广州站
• 广州市番禺区气象局 2009.7.15~2010.7.25
宁波站
• 宁波市鄞州区气象局 2009.5.10~2010.5.31
大同站
大同市气象局 2009.7.10~2010.7.4
图 2-4 大同站概貌
哈密站
• 哈(密)-喀(什)公路 2009.10.15~2010.4.5
图2-5 哈密站概貌
估算值 /℃ 估算值 /℃
80
大同

沥青路面温度场分析及控制技术研究一、研究背景沥青路面是目前城市道路建设中广泛使用的路面材料。

随着城市化进程的加快和交通量的不断增加，沥青路面的温度问题越来越受到关注。

高温会导致沥青路面软化和龟裂，严重影响道路使用寿命和行车安全。

因此，研究沥青路面温度场分析及控制技术是当前道路建设领域的重要问题。

二、沥青路面温度场分析1. 沥青路面温度场形成机理沥青路面温度场的形成是由多种因素综合作用的结果。

在太阳辐射作用下，路面吸收能量，产生热量，导致路面温度升高。

同时，地下水位、土层和路面下面的热传导也会影响路面温度。

此外，雨、雪、风等天气条件也会对路面温度产生影响。

2. 沥青路面温度场分析方法目前，常用的沥青路面温度场分析方法有数值模拟方法和实测方法。

数值模拟方法主要采用有限元分析、有限差分法等数学模型，对沥青路面温度场进行模拟和分析。

实测方法主要采用温度计、红外线热像仪等设备对路面温度进行实测，然后进行数据分析和处理。

三、沥青路面温度控制技术1. 沥青路面温度控制方法当前，常用的沥青路面温度控制方法主要包括防水措施、白色涂料、降温剂和地下水利用等。

防水措施主要是通过在路面上铺设防水层或涂刷防水涂料等方式，减少路面温度的升高。

白色涂料主要是采用具有反射性能的涂料，将部分太阳辐射反射回去，减少路面吸收能量的量。

降温剂主要是通过在路面上喷洒降温剂，将路面温度降低。

地下水利用主要是利用地下水进行降温，将地下水引入路面下方，通过热传导降低路面温度。

2. 沥青路面温度控制技术的优缺点防水措施和白色涂料的优点是对路面温度控制效果显著，但成本较高。

降温剂的优点是成本较低，但需要频繁喷洒，对环境也有一定影响。

地下水利用的优点是技术成熟，对环境影响较小，但需要考虑地下水资源的可持续利用。

四、结论当前，沥青路面温度场分析及控制技术已经成为道路建设领域的重要问题。

通过数值模拟和实测方法对沥青路面温度场进行分析，可以为温度控制提供科学依据。

浅谈沥青路面的温度分布规律摘要：本文从沥青路面温度场研究的方法出发，分析比较了两种研究方法的优缺点，得到了沥青路面大致的分布规律，并从自然环境和路面自身分析了影响沥青路面温度分布的因素。

关键词：沥青路面温度场理论方法统计方法影响因素前言沥青路面暴露在自然环境中使用，受到自然环境条件和持续变化的温度作用，而沥青混合料作为一种感温性材料，温度对沥青路面的承载能力和使用性能有很大的影响，无论是高温车辙还是低温开裂，都与沥青路面的温度变化和沥青感温的性质有着密切的联系，所以对沥青路面温度场变化的研究，有利于工程技术人员更清楚的了解沥青路面的使用条件和特性，为防止沥青路面病害的产生和发展提供依据。

目前，国内外对沥青路面温度场的研究已取得了一定的成果，并形成以barber、straub和吴赣昌为代表的理论分析法和以美国shrp、c-shrp、ltpp为代表的统计分析法[1]。

试验证明，通过不同的方法对沥青路面温度场进行研究，得到了大致相同的温度分布规律，不同的方法仍存在其优劣性，值得进一步思考和研究。

1. 现有沥青路面温度分布规律的研究方法由于温度对沥青路面的影响较明显，国内外对沥青路面的温度分布变化做了大量研究，研究方法主要是利用数学理论进行模拟分析的理论方法和利用实测数据进行线性回归的统计分析法。

尽管研究方法不同，但是得到了大致相同的沥青路面温度分布和变化规律。

1.1 理论方法研究将沥青路面看做均质体，利用有限元分析软件建立路面温度场的有限元模型，根据气象学和传热学的基本理论，模拟出沥青路面的温度分布规律。

如：杨咏梅、庄月明，根据多年统计平均气象条件，借助大型有限元软件abaqus自编用户子程序，建立连续变温条件下的沥青路面温度场有限元模型[2]。

付凯敏、徐立红、陈京钰通过借助有限元软件abaqus对浙江杭千高速桐庐试验段组合式沥青路面结构进行了温度分析，并与现场路面实测温度场进行对比，发现采用有限元数值方法模拟沥青路面结构温度场是可行的[1]。

表 !"" 路面温度 "# 与 ! 小时平均气温 "$! 的相关分析结果
&""" 沥青路面温度场预估模型的建立 &’!""" 预估模型形式的选择
建立路面温 度场预估模 型的 目 的 是 预 测 路 面 温 度随时间的 变化和沿 深度方向的 一维分布 ! 在 综合 考 虑 气 温 和 太 阳 辐 射 的 情 况 下 " 路 面 温 度 $ "4 % 可 以表示为 气温 $ ", % # 太阳辐射强度 $ # % 和路面深 % 的函数 "4!$ 度$$ % ","#"$% ! 路面温度与气温的 & 次方 $ ", % 和太阳辐射强 度的 & 次方 $ #& % 之间的相关 分析 结 果 分 别 如 表 " 和 表 < 所示 ! 分析 表明 " 路面温 度和气温之 间呈线 性关系 " 与太阳辐射强度的平方的相关性最强 !
了大量的研究 # CJHK 年 " P+)Q:)#!$ 首先使用半无限体 半表面介质 温度周期变 化时的热传 导方程的解 来确 定路面最高温度 # 上世纪 J" 年代 " 以确定沥青路面 在其使用年限内可能经受的极端温度条件为目的" 美国和加拿大的 R.9S#%&"’$$ T(R.9S#)$$ U5SS#*$ 等研究 计划相继提出了路面最高和最低温度的预估模型# 我国的严作人 #+$ 于上世纪 $" 年代建立了 周期热力作 用下层状路 面温度场 的预估方法 # 吴赣 昌 #,&-$ 则 于 上 世纪 J" 年代采用解析理论建立了半刚性基层沥青路 面二维非线性不稳定温度场的计算理论 #

1．沥青路面的气候分区指标：⑴气候分区的高温指标⑵气候分区的低温指标⑶气候分区的雨量指标沥青路面温度分区，低温分区和设计雨量分区组合而成。

第一个数字带便高温分区，第二个数字代表低温分区，数字越小表示气候因素越严重。

第三个数字代表设计雨量分区如图1-1-4表示。

夏炎热冬严寒干旱区。

2．设置路拱的目的：为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线形或抛物线形的路拱。

3．如何提高路基的稳定性⑴正确设计路基横断面。

⑵选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土做稳定处理。

⑶适当提高路基，防止水分从侧面浸入或从地下水位上升进入路基工作区范围。

⑷正确进行排水设计⑸必要时设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔离温层减少路基冰冻深度和水分积累，设置砂垫层以疏干土基⑹采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定压实度。

⑺采取边坡加固，修筑挡土结构物，土体加筋等防护技术措施，以提高路基整体稳定性。

4．冻胀（春季）翻浆的原因⑴土质不良（粉性土）⑵水文条件不良（路基旁或底下有充足的水源供给）⑶气候条件不良（温度反复无常）⑷形车荷载（重车通过）5．我国出现季节性冰冻翻浆冒泥原因我国华北和西北地区为季节性冰冻地区，这些地区的路基在冬季冻结的过程中会在负温度坡降的影响下，出现湿度积聚现象。

积聚的水冻结后体积增大，是路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。

春暖化冻时，路面和路基结构由上而下逐渐解冻，而积聚在路基上层的冰先溶解，水分难以迅速排除，造成路基上层的湿度增加，路面结构的承载能力便大大降低。

若是在交通任务繁重的地区，经重车反复作用，路基路面结构会产生较大的变形，严重时，路基土以泥浆的形式从涨裂的路面缝隙中冒出，形成翻浆。

冻胀和翻浆的出现，使路面遭到严重的损坏。

6.沥青路面的设计内容：⑴原材料调查.选择⑵混合料的配合比设计⑶各项参数的确定⑷路面结构组合设计⑸结构层厚度设计⑹方案比选7.混凝土路面板厚度的流程1，交通分析2，路面结构组合设计2，计算荷载疲劳应力6Pr 4，计算温度疲劳应力6Ｔｒ5，将6Pr，6Tr代入极限状态平衡方程，初拟路面板厚度6，对中温地区将近行，防冻厚度检验8.挡土墙稳定性计算1抗滑稳定性验算 2抗倾覆稳定性验算3 基底压力及合理偏心矩验算4 墙身截面强度验算9.干容重r随含水量的变化规律在同等条件下一定含水量之前R随W 增加而提高主要原因是水起润滑作用土粒之间阻力减小施外力后孔隙减小土粒易于挤进 E得以提高 R值至最大值后W再增大土粒孔隙被水占据而水一般不被压缩因而W增大E 随之降低。

沥青路面使用性能气候分区A.1 一般规定A.1.1 选择沥青结合料等级、沥青混合料配合比设计和检验应适应公路环境条件的需要，能承受高温、低温、雨(雪)水的考验。

沥青路面的气候条件按本规范的气候分区执行。

A.1.2 各地宜按照本规范的方法对本地区作更为具体的气候区划分，以适应地区具体气候条件的需要。

A.2 气候分区指标的选择A.2.1 气候分区的高温指标：采用最近30年内年最热月的平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并作为气候区划的一级指标。

全年高于30℃的积温及连续高温的持续时间可作为辅助参考值。

A.2.2 气候分区的低温指标：采用最近30年内的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子，并作为气候区划的二级指标。

温降速率、冰冻指数可作为辅助参考值。

A.2.3 气候分区的雨量指标：采用最近30年内的年降水量的平均值作为反映沥青路面受雨(雪)水影响的气候因子。

并作为气候区划的三级指标。

雨日数可作为辅助参考值。

A.3 气候分区指标的计算方法A.3.1 30年最热月平均最高气温按以下步骤求取：(1) 选择当地一年中最热的月份作为年最热月(通常是七月或八月)，通过当地气象台站获得该月份记录的每一天的最高气温的温度和时间(通常为下午2时)；(2) 求每年最热月的日最高气温的平均值作为一年最热月的月平均最高气温；(3) 求取30年的年最热月平均最高气温的平均值为最热月平均最高气温T max，作为设计高温分区指标。

A3.2 30年极端最低气温按以下步骤求取：(1) 选择当地一年中最冷的月份作为年最冷月(通常是一月份)，通过当地气象台站获得该月份记录的极端最低气温；(2) 求取30年内的极端最低气温的最小值T min，作为设计低温分区指标。

A3.3 30年内的最大降雨量按以下步骤求取：(1) 通过当地气象台站获得当地的年降雨量；(2) 求取30年内的年降雨量的平均值W cp，作为设计雨量分区指标。

【技术】沥青路面结构热传导理论及温度场日演化规律分析摘要：路面结构在车辆荷载和外界环境作用下，其使用性能会不断衰减。

为了进一步分析路面结构内部温度受外界环境的影响，本文研究了热传导理论，采用有限元软件模拟了路面温度场。

研究发现，路面结构内部温度变化规律与气温变化规律具有一致性，随着路面深度增加，温度变化不明显，面层结构受温度影响最大。

关键词: 沥青路面结构，热传导理论，有限元，温度场Heat conduction theory of asphalt pavement structure and evolutionary regularity of temperature fieldYu ShuyinNanyang Tongtu Highway Survey and Design Co. Ltd. HeNa n NanYang 473000Abstract：Asphalt pavement structure under vehicle loads and the external environment, its performance will decrease. In order to further understand the effect of internal temperature on pavement structure by external environment, this paper studied the heat conduction theory and the finite element software was adopted to simulate temperature field of the pavement structure. The results show that the pavement structure changes with the internal temperature and its change law was consistent with internal temperature. the change of subgrade temperature is not obvious and the pavement surface is greatly affected by temperature.沥青路面暴露在大气环境中，长期经受自然环境和车辆荷载的反复作用，对路面材料和结构性能的影响非常明显，环境因素主要归结为温度和湿度的影响。

沥青路面温度场及应力场的数值模拟研究沥青路面是道路交通中最常见的路面材料之一，具有较好的耐久性和适应性，然而在夏季高温条件下，沥青路面温度的升高可能引发沥青材料的变形和开裂，从而对道路的正常使用产生不利影响。

因此，研究沥青路面的温度场及应力场变化规律，对于提高道路性能和延长使用寿命具有重要意义。

本文将通过数值模拟方法，对沥青路面的温度场和应力场进行研究和分析。

首先，我们需要了解沥青路面的基本特性。

沥青路面通常由矿物骨料、粉料和沥青混合而成，其温度场和应力场的变化与外部环境因素、路面结构及材料特性密切相关。

在夏季高温条件下，沥青路面受到太阳辐射和车辆交通的共同作用，导致温度升高。

另外，沥青材料的热导率、热膨胀系数也会影响温度场和应力场的分布。

接下来，我们将采用有限元方法进行数值模拟。

有限元方法是一种常用的工程数值分析方法，适用于复杂结构和边界条件下的问题求解。

通过在计算网格中离散化沥青路面的几何形状和物理特性，我们可以得到相应的数学模型。

在模拟中，我们需要考虑沥青材料的非线性特性和热-力耦合效应，以准确描述温度场和应力场的变化。

另外，为了提高模拟的准确度，我们还需考虑路面结构和材料的均匀性、温度边界条件以及外界环境的影响等因素。

在模拟过程中，我们将采用计算流体动力学模型和有限元法进行耦合计算。

通过建立沥青路面的热传导方程、弹性力学方程和动量守恒方程，可以得到温度场和应力场的数值解。

通过对不同工况下的温度场和应力场进行分析，我们可以研究沥青路面的变形和破裂情况，并对路面结构和材料进行优化设计。

经过数值模拟和分析，我们可以得到以下结论：首先，在夏季高温条件下，沥青路面温度场呈现明显的非均匀分布，热点区域出现在日照强烈的部位。

其次，沥青路面应力场较为复杂，存在较大的横向和纵向应力差异。

最后，温度场和应力场的变化对沥青路面的宏观性能产生重要影响，特别是在高温环境下，容易引发路面变形和开裂。

综上所述，本文通过数值模拟的方法对沥青路面的温度场和应力场进行了研究和分析。

浅谈公路沥青路面施工温度的控制吴世杰【摘要】结合施工经验,从沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压等方面对公路沥青路面施工的温度控制进行了阐述。

【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】1页(P39-39)【关键词】沥青路面;施工温度;控制【作者】吴世杰【作者单位】昌吉州公路桥梁工程公司【正文语种】中文【中图分类】U416.2171 施工过程中的温度分布规律(1)纵向规律:最低摊铺温度出现在开始卸料后2～3min，最高摊铺温度在卸料快要结束时出现。

(2)横向规律:最低温混合料出现在摊铺机中间熨平板搭接位置的两端，最高温度出现在中间熨平板搭接位置宽度的两边5cm左右处。

在未采用运转车的情况下，横向摊铺温度变异性大，极端温度差在10℃以上，并与摊铺机螺旋布料器的叶片布置有关。

(3)竖向规律:在1～3min内各层温度均保持原有的温度，变化比较小，紧接着连接处温度会呈现指数上升的趋势，大概在15min后达到最大值，随后上面层与中上面层连接处、中面层温度会趋于平缓。

(4)在施工阶段热拌沥青混合料的整体变化规律:混合料从出场到摊铺温度会降低8℃，到初压时温度会降低10℃。

2 沥青混合料温度检测2.1 沥青混合料温度检测仪器——红外热像仪(1)确定一个足够大且温度相对均匀的物体;(2)使用水银温度计检测温度;(3)在20m 处进行红外热像检测; (4)调整红外热像仪上的发射率，使其温度与水银温度计一致;(5)记录修改的发射率值，以这个发射率对以后在20m距离的检测进行修正。

2.2 每个施工阶段的温度检测方法(1)检测出场温度的方法:确保红外热像仪和卸料口保持在同一个水平位置，使热像仪能垂直拍摄刚卸的混合料。

红外拍摄能迅速准确地测量出出场温度，缩短调节温度的反应时间，增强了对沥青混合料的温度控制，从而提高了施工的质量。

(2)检测到场温度的方法:通过对卸料车瞬间卸料时的红外拍摄，由软件处理后很快能获得整个混合料断面的温度，并与出场温度进行对比，检验是否有充足的拌和时间。

热夹层条件下沥青路面温度梯度分布特征研究邱欣;陶珏强;施俊庆;吴金洪;林文岩【摘要】为探讨热夹层条件下沥青路面温度梯度变化与外界环境因素之间的相关关系,采用三维有限元数值计算方法,分析了不同热夹层条件、路表环境温度及对流系数下沥青路面结构温度场的空间分布规律,构建了外界环境参数、热夹层温度与热稳态路表温度的对应数据库,并基于多元线性回归分析方法,建立了沥青路面热夹层温度预估分析模型.结果表明:无热夹层条件下道路表面环境温度是影响路表热稳态温度的主要因素,对流系数的变化对沥青路面温度场空间分布几乎没有影响;有热夹层条件下路表热稳态温度随路表环境温度的下降而降低,且对流系数的增大对路表热稳态温度的下降速度有推动作用;所构建的沥青路面热夹层温度预估模型具有高度显著性,模型系数的置信概率较高,热夹层温度预测值与理论值之间误差较小,模型精度良好.研究成果为低温地区结冰路面热夹层温度控制提供了理论依据.%In order to investigate the relation between the temperature gradient of asphalt pavement with a thermal interlayer and environmental factors,a series of factors including thermal interlayer temperature,ambient temperature and convection coefficient were chose to explore the distribution characteristics of asphalt pavement temperature field on the basis of the three-dimensional finite element analysis method,and to establish a corresponding database,which was utilized to set up a temperature prediction model of the thermal interlayer by the multiple linear regression analysis.The results indicated that the ambient temperature was the main factor influencing the pavement surface steady-state temperature and the change of convection coefficient had littleimpact on the asphalt pavement temperature field spatial distribution for the non-thermal interlayer condition.The pavement surface steady-state temperature decreased with the decline of ambient temperature,and the increasing of convection coefficient could accelerate the temperature decreasing rate for the thermal interlayer condition.The temperature field prediction model was in good agreement with experimental values,the validity of the model was also verified.The research could provide technical basis for controlling the thermal interlayer temperature for deicing or snow-melting of asphalt pavements located in the low temperature region.【期刊名称】《浙江师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)002【总页数】7页(P221-227)【关键词】道路工程;沥青路面;融雪化冰;温度预估【作者】邱欣;陶珏强;施俊庆;吴金洪;林文岩【作者单位】浙江师范大学工学院,浙江金华321004;浙江师范大学工学院,浙江金华321004;浙江师范大学工学院,浙江金华321004;浙江师范大学工学院,浙江金华321004;金华市公路管理局,浙江金华321013【正文语种】中文【中图分类】U414沥青路面结冰时抗滑性能显著降低，刹车距离增加，易造成车辆失控，交通事故频发[1].以浙中金华山区为例，结冰初期一般在12月上旬，末期一般在翌年的2月下旬，时间跨度可达3个月，严重影响山区公路的行车安全.及时清除路面冰雪，提高冬季道路安全通行水平，增加雨雪天气道路的通行能力，一直是世界各国交通管理部门迫切希望解决的问题.目前，国内外广泛使用的化学融化法，受到技术及经济条件的限制,存在一定的弊端，主要表现为钢筋钢纤维锈蚀、路面剥蚀破坏、排水管道腐蚀及土壤生态环境污染等，与高效率、低投入、环保的综合要求背道而驰[2].因此，路面加热技术应运而生，其中,流体加热融雪技术和发热电缆融雪技术具有技术门槛低、建造和使用成本经济等优势，已有实际工程应用案例[3].但路面结构层温度场空间分布与外界环境温度、湿度、风速及降水量等因素有关，不同外界条件下含热夹层的路面结构层融雪化冰效果不同.国内外学者已对各种气象因子影响下的沥青路面温度场进行了广泛研究，曲晓黎等[4]选取京石高速公路沿线保定、望都和正定3套自动气象站逐分路面温度监测资料，在分析京石高速公路路面温度与总运量、风速、6 h降水量、露点温度、能见度、气温及相对湿度等气象因子的相关关系的基础上，运用多元回归方法建立了冬夏两季路面最高温度和路面最低温度预报模型;秦健等[5]通过对我国多个地区路面温度实测数据和气象资料进行回归分析,建立了以气温、太阳辐射强度和路面深度为主要输入参数的沥青路面温度场预估模型;薛强等[6]对路面温度场的季节性变化进行了研究，建立了周期性气候条件下的日变化路面结构体温度场的变化规律;刘熙明等[7]应用路面能量守恒方法进行路面温度研究，考虑了太阳短波辐射及大气、地面的长波辐射(辐散)，以及潜热、感热传输等能量之间的平衡，分别建立了水泥路面和沥青路面温度预报模型，取得了较好的效果；美国Superpave沥青混合料设计方法,根据不同的气候条件得出了计算沥青道路面层某一深度的最高温度的计算模型[8]；Lukanen等[9]根据美国LTPP计划中的季节监控计划(Seasonal Monitoring Program)提供的大量数据，建立了沥青面层内某点温度的经验预估公式；1996年，美国密歇根交通部提供资金，建立了适用于该地区的沥青面层某点温度预估模式[10]；陈龙[11]分析认为，不同道路环境条件下，当路表温度≥2 ℃时，路面无结冰现象发生.由此可知，目前对于路面温度场分布的研究，更多的是考虑温度、湿度、风速及降水量等环境因素对于沥青路面内温度梯度的影响，而对于受外界气象因素影响下含热夹层沥青路面温度梯度分布规律的研究较少.为了定量分析路面热处理方法的融雪化冰效果，本文采用三维有限元数值分析方法，充分考虑环境温度、风速及湿度的影响，探讨了热夹层条件下沥青路面温度场的分布特征，研究成果为低温地区结冰路面热夹层温度控制提供了技术依据.1.1 结构组合及材料参数采用三维有限元实体建模技术，通过逐步试算，确定了沥青路面结构最佳模型计算尺寸为10 m×10 m×10 m的分层立方块，从上到下依次为沥青面层、半刚性基层、粒料垫层及路基结构层，并通过在沥青面层底部施加一无厚度薄层，用以模拟沥青路面内置热夹层.沥青路面结构组合示意图如图1所示.各结构层材料计算参数见表1.1.2 有限元网格划分及边界条件为保证计算的精度和速率，对沥青面层、基层、垫层和土基均采用三维实体单元(SOLID45)，进行六面体自由网格划分，并在面层和基层部位进行加密处理.对于内含热夹层的模拟，采用壳单元(membrane 41)进行网格划分.三维有限元计算分析模型的网格划分如图2所示.边界约束条件为:侧立面为绝热面，以防止热夹层产生的热量从模型侧面流失；模型底端设置为4 ℃的恒温面，以反映路面结构下卧层温度趋向稳定的特征；模型顶面通过施加路表环境温度和对流系数，以模拟由于环境温度、风速及湿度的变化而形成的路表与外界环境之间热量的传递.1.3 计算分析方案及参数通过设置不同路表环境温度及对流系数，探讨外界环境因素对含热夹层沥青路面温度梯度的影响规律，并通过改变热夹层开启关闭状态，实现有(无)热夹层条件下沥青路面温度场分布规律差异的比较，具体计算分析方案及条件参数如表2所示. 2.1 无热夹层条件下温度梯度分析无热夹层条件下，不同路表环境温度及对流系数的沥青路面温度梯度计算结果如图3所示.结果表明：1)不同路表环境温度(0,-10和-20 ℃)下，路表对流系数对沥青路面温度梯度的影响呈现相同变化趋势；2)相同路表环境温度下，对流系数对路面温度场空间分布的影响呈现近似相同的变化规律，但随着对流系数的增大，路表热稳态温度更加趋近于路表环境温度，但始终小于该值；3)相同路表环境温度和对流系数条件下，随结构层深度的增加，路表热稳态温度呈现上升的趋势，相比较而言,由于沥青面层具有较高的热传导系数，所以该层内计算温度梯度增大趋势小于基层上升趋势.分析表明：在无热夹层情况下，路表热稳态温度受路表环境温度的影响最大，外界环境温度是影响路表热稳态温度的主要因素；路表对流系数增大了路面与外界环境间的热传递能力，改变了路面温度场空间分布状态，使路面结构层内的温度趋近于路表环境温度.2.2 有热夹层条件下温度梯度分析有热夹层条件下，不同路表环境温度及对流系数的沥青路面温度梯度计算结果如图4所示.结果表明：1)不同路表环境温度(0，-10和-20 ℃)下，路表对流系数对沥青路面温度梯度的影响呈现相同变化趋势，随着路表环境温度的下降，不同对流系数下路表热稳态温度的差异较大，路表环境温度越低，对流系数的改变对路表计算温度的影响越大；2)相同路表环境温度下，随着对流系数的不断增大，热稳态时路表热稳态温度不断降低，但始终不低于道路表面环境温度；3)相同路表环境温度和对流系数条件下，道路温度场空间分布的差异集中体现在热夹层上方，沥青面层内温度梯度变化的趋势越明显，但热夹层下方的半刚性基层温度场梯度分布几乎不受对流系数的影响，呈缓慢下降趋势；4)与无加热条件相比，热夹层在开启状态下不仅提高了道路表面的温度，同时也提高了热夹层下方的基层、垫层及路基的温度，实际工程中可以考虑在热夹层下方增加隔热材料以减少热量的流失，增大路表融雪化冰的效果.分析表明：在有热夹层情况下，路表热稳态温度受路表环境温度及热夹层温度的共同影响，路表环境温度下降10 ℃，路表热稳态温度一般下降3～5 ℃；路表对流系数的增大使得热夹层与路表热稳态温度的差变大，路表热稳态温度趋近于路表环境温度，使得路面结构层内的热夹层融雪效果下降.3.1 条件参数组合为了获得热夹层最佳控制温度，实现道路的融雪化冰效果，根据上述三维有限元分析模型及材料参数，结合中国近几年气象资料数据，共计组装了349组沥青路面环境及热夹层参数组合，如表3所示.通过计算不同工况条件下的路表热稳态温度，构建路表环境温度、对流系数、路表热稳态温度与热夹层温度的对应数据库.3.2 热夹层温度回归分析模型利用DataFit数据分析软件，以热夹层温度作为因变量，对流系数、路表环境温度和路表热稳态温度作为自变量，通过系统逐步回归分析，建立了热夹层温度预估分析模型，如式(1)所示.式(1)中:Y为热夹层温度；h为对流系数，模拟道路表面与空气间的对流传热；t1为道路表面环境温度，模拟路表附近的环境温度；t2为路表热稳态温度，模拟沥青路面融雪化冰时的道路表面温度.通过对预估方程(1)的误差分析发现，当热夹层温度≥25 ℃时，预测精度良好，但当热夹层温度<25 ℃时，预测温度相对误差较大.为提高预估方程的预测精度，通过逐步试算，将对流系数分为2个区间分别建立热夹层温度的预估模型，分别如式(2)和式(3)所示.当h为7.8～15.3 W/(m2·℃)时,热夹层温度的预估模型为当h为15.3～22.6 W/(m2·℃)时,热夹层温度的预估模型为3.3 回归方程显著性检验1)当h为7.8～15.3 W/(m2·℃)时，回归方程(2)的显著性F检验及回归系数置信概率的t检验计算结果如表4所示.结果表明：在显著性水平为0.01的条件下，F 的观测统计值>F0.01(3,205)，回归方程高度显著，回归系数具有很高的置信概率.2)当h为15.3～22.6 W/(m2·℃)时，回归方程(3)的显著性F检验及回归系数置信概率的t检验计算结果如表5所示.由此可见，在显著性水平为0.01的条件下，F 的观测统计值>F0.01(3,200)，回归方程高度显著，回归系数具有很高的置信概率.3.4 回归模型精度分析当h为7.8～15.3 W/(m2·℃)时，预估分析方程(2)的误差分析结果如图5和图6所示.结果表明：热夹层温度预测值的误差变化范围为-5.11～7.49 ℃，平均绝对误差为1.94 ℃，最大相对误差为7.49 ℃；热夹层温度预测值的绝对误差范围主要集中在0～3 ℃，占总体误差数的77.03%.误差分析结果表明,该模型具有良好的热夹层温度预测效果.当h为15.3～22.6 W/(m2·℃)时，预估分析方程(3)的误差分析结果见图7和图8.分析可知，热夹层温度预测值的误差变化范围处于-4.19～5.38 ℃，平均绝对误差为1.34 ℃，最大相对误差为5.38 ℃；热夹层温度预测值的绝对误差范围主要集中在0～3 ℃，占总体误差数的90.24%.上述分析表明，该模型具有良好的热夹层温度预测效果.采用三维有限元数值分析方法及多元线性回归方法，探讨了不同外界环境因素下有(无)热夹层沥青路面的温度场分布规律及特征，构建了外界环境参数、热夹层温度与热稳态路表温度的对应数据库，提出了沥青路面热夹层温度预估分析模型,主要结论如下：1)外界环境温度是影响无热夹层条件下路表热稳态温度的主要因素，有热夹层条件下路表热稳态温度受到热夹层温度及环境温度的共同影响.2)对流系数的增大加快了道路表面的散热速率，使路表热稳态温度趋近于路表环境温度，同时增加了热夹层条件下路表热稳态温度与热夹层温度的差值.3)沥青路面热夹层温度预估分析模型具有高度显著性，模型系数置信概率较高，预测精度良好，能够预估不同外界条件下路面达到融雪化冰时的热夹层控制温度，为路面加热技术在低温地区道路工程融雪除冰提供了技术支撑.【相关文献】[1]张爱英,丁德平,李迅,等.相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用[J].气象科技进展,2011,2(1):36- 38.[2]Wang K,Nelsen D E,Nixon W A.Damaging effects of deicing chemicals on concrete materials[J].Cement & Concrete Composites,2006,28(2):173- 188.[3]尉学勇.西藏高寒地区水泥混凝土路面太阳能融雪(冰)技术研究[D].西安:长安大学,2011.[4]曲晓黎,武辉芹,张彦恒,等.京石高速路面温度特征及预报模型[J].干旱气象,2010,28(3):352- 357.[5]秦健,孙立军.沥青路面温度场的分布规律[J].公路交通科技,2006,23(8):18- 21.[6]薛强,盛谦.沥青路面破坏的多场耦合效应及控制技术[M].北京:科学出版社,2009.[7]刘熙明,喻迎春,雷桂莲,等.应用辐射平衡原理计算夏季水泥路面温度[J].应用气象学报,2004,15(5):623- 628.[8]Huber G A.Weather database for the superpave (trademark) mix designsystem[R].Washington:National Council,1994.[9]Lukanen E 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夏季高温沥青路面温度变化规律分析
方立中
【期刊名称】《中国住宅设施》
【年(卷),期】2017(0)12
【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。

【总页数】3页(P56-58)
【关键词】沥青路面;温度场;分布规律
【作者】方立中
【作者单位】宁夏东方宝盛建设有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU249.2
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1.夏季不同下垫面最高温度变化规律及影响因子 [J], 董平;王凤娇;魏敏
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曹新伟;王瑞;马皓诚
3.福银高速公路宁夏段夏季路面最高温度变化分析及预报模型建立 [J], 马宁;程雅茹;武万里;曹宁;杨军
4.兰州机场1996-2010年夏季最高温度变化特征分析 [J], 曾祥耀
5.区域气候变化对沥青路面夏季温度效应的影响分析 [J], 付军; 刘智鸿; 左雪娜; 赖泽涵; 王学智; 丁庆军
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