温度对道路结构的影响概述.

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2.1温度对道路结构的影响
• 2，温度裂缝： • （1）温度裂缝分为浅层裂缝和深层裂缝。结构在温度作 用下首先出现浅层裂缝，缝宽0.01~0.02mm,，浅层裂缝 对温度应力的的影响程度很小。当车辆荷载与温度荷载共 同作用或温度荷载很大时，钢筋与混凝土之间的粘结被破 坏，浅层裂缝发展成深层裂缝。深层裂缝的出现会使温度 应力发生很大的松弛，但一般来说第一条裂缝出现时的松 弛程度要比后续裂缝出现时松弛程度大很多。 • （2）结构在温度变化反复作用时，将出现新的温度裂缝， 原有裂缝将进一步开展或闭合。 • （3）温度配筋对分散温度裂缝、减小裂缝开展宽度有较 明显的作用。
（1）barber温度场计算模型
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对于温度场预估模型，最早是由barber 在1957年提出的，其预估模型较为复杂， 涵盖路面材料的热物理参数及温度、太阳 辐射的气象参数，可用于一天内各时刻道 路结构不同深度温度场的计算，适用性较 强。其预估模型为
2.2道路温度场研究
2.2道路温度场研究
– 秋山正敬路表温度预估模型
2.1温度对道路结构的影响
温度对沥青路面的影响
1，气温引起路面裂缝 若道路所在当地气温昼夜温差大，就会使路面长 期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结 构发生变化。随着气温的降低，沥青的黏滞度增 高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性 破坏。气温下降，特别是急骤降温时，沥青层受 基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度 应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗 拉强度时路面便会开裂。
2.2道路温度场研究
• 国内外的研究学者对温度场的研究，归纳 起来主要有两种：一种是理论分析法，他 的原理是根据气象学和传热学采用数值分 析方法或解析的方法来建立路面温度场预 估模型；另一种是数理统计法，他是利用 实测的路面温度数据及气象资料采用统计 回归的方法建立路面温度场的预估模型。
2.2道路温度场研究
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秋山正敬得出路表温度Ts与Ta在晴天、阴 天为曲线关系，雨天为直线关系，模型为
2.1温度对道路结构的影响
若道路所在当地气温昼夜温差大，就会使 路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质 内部的组织结构发生变化。随着气温的降 低，沥青的黏滞度增高，强度增大，变形 能力降低，此时易出现脆性破坏。气温下 降，特别是急骤降温时，沥青层受基层的 约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度 应力，若累计温度应力超过沥青混合料的 极限抗拉强度时路面便会开裂。
环境因素对道路结构的 影响探究
• 路基路面材料的强度和刚度随其温度和湿度的变 化而变化。路基路面材料的体积也随路基路面结 构内温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩，当这 种胀缩受到约束时便产生温度应力和湿度应力， 进而对道路结构破坏性作用。 • 影响路面结构内温度状况的主要分为以下两种因 素：外部条件：主要是气候条件，如太阳辐射、 气温、风速、降水量和蒸发量等。其中主要是太 阳辐射和气温。内部因素：路面各结构层材料的 热物理特性参数，如热传导率、热容量和对辐射 热的吸收能力等。
2，沥青混合料的高温流变—高温失稳
黑褐色的沥青混合料 具有较强的吸热能力， 而整个路面又构成了一 个巨大的温度场，到达 路面的太阳辐射一部分 被路面反射掉，余下的 部分被路面吸收而提高 温度。路面表面发出长 波辐射又吸收大气长波 辐射，构成路面的有效 温度。
• 由于热量的大量聚集、积蓄，使得路面温度不断 升高。由于热量难以从沥青路面中散出，使沥青 路面长时间处于高温状态，在外部荷载的作用下 就很容易产生流动变形，导致路面产生塑性变形， 粗骨料重新排列，容易产生泛油、拥包和车辙现 象。沥青混凝土的强度、模量等也随着温度的升 高而降低 。
2.1温度对道路结构的影响
• 温度应力已经不再符合简单的胡克定律关系但 伯努利的平面变形规律依然存在，即，温差应 力与平面变形后所保留的温度应变及自由应变 差成反比； 温度荷载沿板厚方向呈非线性分布，故截面上 温度应力分布也具有非线性特性； 在结构中温度应力是瞬时变化的，具有明显的 时间性； 在结构变形或挠度最大值，应该是出现在结构 不同部分的温度面积矩达到最大的时刻。
2.1温度对道路结构的影响
• 在高温条件或荷载作用下，沥青路面会产 生变形，其中不能恢复的部分形成车辙病 害。如果得不到及时、恰当的维修，路面 车辙病害将加剧路况的恶化，直接威胁行 车安全，也会大大缩短沥青路面使用寿命。
2.1温度对道路结构的影响
如果路面的基层为半刚性基层，由于其自身刚度大， 抗变形能力较差，在温度骤然下降时会产生收缩 变形，而其下卧层（土基或底基层）与该层之间 的摩阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生 拉应力，当此应力超过其抗拉强度时基层就会产 生裂缝。半刚性基层开裂以后，在沥青面层与半 刚性基层间的裂缝处会形成一个“薄弱点”，该 点在荷载应力与温度应力的共同作用下会使沥青 面层底面产生应力集中。如果沥青面层较薄，则 会引起开裂，随之在行车和大气因素的反复作用 下，裂缝逐渐向上扩展。直至沥青层表面。这种 裂缝称为反射裂缝，它一般为横向裂缝。
2.1温度对道路结构的影响
温度对刚性路面的影响
• 1，温度应力 自然界的气温变化和日照辐射会对混凝土结构产 生很大的影响。由于混凝土热传导性能差，温度 作用会使结构表面温度迅速变化，而结构内部的 温度则变化很小，这就导致混凝土结构各部分处 于不同温度状态，由此产生温度变形。当温度变 形被结构内外约束阻碍时，会产生很大的温度应 力，引起结构变形、开裂甚至破坏。温度应力是 一种约束力，其主要特点有：
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• 沥青路面的高温稳定性受温度的影响很大，在 20℃以下的中低温状态下，沥青路面处于硬塑状 态，温度变化对混合料的高温稳定性几乎没有什 么影响，温度提高,沥青混合料的模量降低,抗车辙 能力迅速减弱。在40~60℃范围内，沥青混合料 在温度上升5℃时，其变形量增加近2倍。随着温 度的升高，沥青的黏滞度降低，沥青混合料的黏 聚力也随之降低。可见，环境温度是影响沥青混 合料高温稳定性最大的因素。