沥青路面温度场理论预估研究概述
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第３ ６卷 第 ３ ５期 ２０１ ０年 １２月
文章 编 号 ：０ ９ ６ ２ ２ ｌ ）５ ０ ７ —２ １０ —８５（Ｏ ０ ３ —２ ３０
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ａ Ｉ ＲＣＨＩ Ｅ Ｔ Ｔ Ｃ ＵＲＥ
Ｖｏ ． １３６ Ｎｏ． ５ ３
Ｄｅ ． ２ １ ｃ ００
面各种损坏形式的产生机理 。
低， 可靠性不 高。因而 ， 经验 法的通用性较差 。 决定 沥青层 内温 度 状 况 的因 素可 分 为外 部 和 内部 两 方 面。
特 性 和 变 化 规 律 ， 助 于确 定 沥 青 路 面 的 强 度 参 数 和 分 析 沥 青 路 ３ 温度 场 的理 论预 估 有
面 的 温 度 场 可 以 由均 质 半 无 限 体 的 一 维 热 传 导 偏 微 分 方 程确 定 ：
Ｏ ｔ ＝
２ 路 面温度 预 估方 法分 类
分 析 和 预 估 沥 青 面 层 内 的 温 度 场 （ 同 时 刻 温 度 随 深 度 的 变 不 化 ）可以采用经验法或者理论解析法 。 ，
Ｐ
去Ｏ ｆｚ Ｓ ｃｚ
（ １ ）
理论解析法是根据气 象资 料和路面材 料的热 特性参 数 ， 应用
其 中， （ ，） Ｔ ｚ￡ 为 （ 深 度处 ，（ ） 刻的温 度 ， Ａ为 路面 ｍ） ｔｈ 时 ｏ Ｃ；
Ｗ／ ｍ ℃ ； 为路 面材料的密度 ，ｇｍ ； ｋ／ ５ 为 传热学的理论以及有 关 的假设 和边 界条 件求 得路 面温度 解析 表 材料 的 导热系数 ， （ ・ ）ｐ 达式倒 种方法 。该 方法 的缺点 是温 度场 的解 析表 达式 过 于复 路 面 材 料 的 热 容 量 ，Ｊ （ ｇ・ ） ｋ／ ｋ ℃ 。 杂， 其数值计算过 于繁琐 ， 不利 于实 际工程 应用 ， 同时该 方法需 要 制约因素 ， 但理论方法具有较强 的适 应性 ， 受地域限制 。 不
・２ ３ ・ ７
沥青 路 面 温 度 场 理 论 预 估 研 究概 述
徐 世 民
摘 要： 简要介 绍 了沥青路面温度状况及路 面温度 预估 方法 ， 合 国内外关于 沥青路 面温度 场 的理论 研 究成果 ， 结 归纳 总 结 了理论 法求解沥青温度场 的一般 步骤 和方法 ， 出理论 预估模型便于分析 沥青层不 同深度处 的温度 随 时间的变化 ， 指 值
外部 因素主要为大 气条 件 ， 如太 阳辐 射量 、 温 、 气 风速 、 降水 和蒸
发等 ， 中， 阳辐射 量和 气温是 决 定沥青 层 温度状 况 的两项 最 其 太
重要 的因素。内部因素则为沥青层 的热传 导率 、 热容量 和对辐射
热 的 吸 附 率 等 。
由大气进 入路面表面 的热流 ， 通过路 面介质 向结构 层的深处
１ 温 度状况
路 面是 修筑 在地面 上的环 形 建筑物 ， 其直 接经 受着 气 温 、 太 阳辐射 、 风力等 自然 因素 的综合 作用 。由太阳直接 照射 到路表 的 短波辐 射以及大气介 质从各 个方 面投 射 到路 表的散 射辐 射组 成 的太 阳总辐射 ， 一部分被路表反 射到大 气， 下的则 被路 面吸收 ， 余 从 而使路 面的温度增 高 。大 气对路 表 和路表 对大 气发 出 的长 波
经 验 法 是 在 面 层 不 同 深 度 处 埋 设 测 温 元 件 ， 续 观 测 年 内 不 连
热传导方程 的解须满足 路表面和无 限深处 的两项 边界条件 。
ｚ￣。 ， （ ，） ． 。 时 Ｔ ｔ ≠∞ ， ｚ 时 ， （ ，）＝常数 。 － － 或 ＝ Ｔ ｔ
传 导 。从 气 候 学 和 热 传 导 理 论 的 基 本 原 理 出 发 ， 如 下 基 本 假 作
辐射构成 的有效 辐射 ， 路表 释放 出部 分热 量。 同时 ， 使 大气 与路
面的温度差异会 引起对 流形 式 的热 交换 。在 辐射 以及对 流的影 响下进 出路表 的热量 ， 通过 路 面介质 的热 传导 作用 ， 沿深 度 方 向 向下传递 ， 得路 面不 同深度处 的温度发 生变化。 使
得 推广 。 Biblioteka Baidu
关 键 词 ： 青路 面 ， 度 模 型 ， 估 方 法 沥 温 预
中 图分 类 号 ： ４ ６ ２ ７ Ｕ １ ． １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
当地的气象要素资料 （ 包括太 阳辐射 热 、 温 、 气 日照时 间 、 风速 、 降
， 建立 面层温度 状况与外 界大气 大气 的温度在一年 内和一 一日内均发 生着周 期性 的变化 ， 与大 水等 ） 而后采用统计分析 的方 法 ， 因素之问 的相关关 系。利用所建立 的统 计关 系 ， 可以根据 气象 就 气直接接触 的沥青 面层 也相 应地 在一 年 内和一 日内发生着 周期 按这 种方法 建立 的预估模 性 的变化 。沥青和 沥青混 合料 的劲 度和 强度 性质具 有 强烈 的温 资料来预估面层 内的温度状况 。显然 ， 主要适用 于观测 站所在 地 区或者 大 气条件类 似 的地 区 ， 用 应 度依赖性 ， 其模量 值 随着温 度 的升降 而发 生变化 ， 而使 沥青 层 型 ， 从 于其他地 区时 ， 由于 内部 和外部 影 响因素 的差 异 ， 预估 的精度 较 和沥青路面结构的力学 响应 （ 应力 和应 变 ） 以及使 用寿命 都 与路 面的温度状况密切 关联 。因而 准确 预测 沥青路 面温 度场 的分 布
设 ： ） 面各层 均为完全 均匀 和各项 同性 的连续 体 ； ） 度变化 １路 ２温
不随水平 坐标 的变化 而变化 ； ） ３ 路面各层接触 良好 ， 热传导连续 ； ４ 路 面以下不 同深度 的温 度都作 与 路表边 界温 度 同频率 的周期 ）
变化 。由于路 面各结构 层材料的导热 性能差 别不是很 大 ， 因而可 以近似地将路 面结 构简化为均质半 无限体 。按 上述假 设 ， 沥青路
文章 编 号 ：０ ９ ６ ２ ２ ｌ ）５ ０ ７ —２ １０ —８５（Ｏ ０ ３ —２ ３０
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ａ Ｉ ＲＣＨＩ Ｅ Ｔ Ｔ Ｃ ＵＲＥ
Ｖｏ ． １３６ Ｎｏ． ５ ３
Ｄｅ ． ２ １ ｃ ００
面各种损坏形式的产生机理 。
低， 可靠性不 高。因而 ， 经验 法的通用性较差 。 决定 沥青层 内温 度 状 况 的因 素可 分 为外 部 和 内部 两 方 面。
特 性 和 变 化 规 律 ， 助 于确 定 沥 青 路 面 的 强 度 参 数 和 分 析 沥 青 路 ３ 温度 场 的理 论预 估 有
面 的 温 度 场 可 以 由均 质 半 无 限 体 的 一 维 热 传 导 偏 微 分 方 程确 定 ：
Ｏ ｔ ＝
２ 路 面温度 预 估方 法分 类
分 析 和 预 估 沥 青 面 层 内 的 温 度 场 （ 同 时 刻 温 度 随 深 度 的 变 不 化 ）可以采用经验法或者理论解析法 。 ，
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（ １ ）
理论解析法是根据气 象资 料和路面材 料的热 特性参 数 ， 应用
其 中， （ ，） Ｔ ｚ￡ 为 （ 深 度处 ，（ ） 刻的温 度 ， Ａ为 路面 ｍ） ｔｈ 时 ｏ Ｃ；
Ｗ／ ｍ ℃ ； 为路 面材料的密度 ，ｇｍ ； ｋ／ ５ 为 传热学的理论以及有 关 的假设 和边 界条 件求 得路 面温度 解析 表 材料 的 导热系数 ， （ ・ ）ｐ 达式倒 种方法 。该 方法 的缺点 是温 度场 的解 析表 达式 过 于复 路 面 材 料 的 热 容 量 ，Ｊ （ ｇ・ ） ｋ／ ｋ ℃ 。 杂， 其数值计算过 于繁琐 ， 不利 于实 际工程 应用 ， 同时该 方法需 要 制约因素 ， 但理论方法具有较强 的适 应性 ， 受地域限制 。 不
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沥青 路 面 温 度 场 理 论 预 估 研 究概 述
徐 世 民
摘 要： 简要介 绍 了沥青路面温度状况及路 面温度 预估 方法 ， 合 国内外关于 沥青路 面温度 场 的理论 研 究成果 ， 结 归纳 总 结 了理论 法求解沥青温度场 的一般 步骤 和方法 ， 出理论 预估模型便于分析 沥青层不 同深度处 的温度 随 时间的变化 ， 指 值
外部 因素主要为大 气条 件 ， 如太 阳辐 射量 、 温 、 气 风速 、 降水 和蒸
发等 ， 中， 阳辐射 量和 气温是 决 定沥青 层 温度状 况 的两项 最 其 太
重要 的因素。内部因素则为沥青层 的热传 导率 、 热容量 和对辐射
热 的 吸 附 率 等 。
由大气进 入路面表面 的热流 ， 通过路 面介质 向结构 层的深处
１ 温 度状况
路 面是 修筑 在地面 上的环 形 建筑物 ， 其直 接经 受着 气 温 、 太 阳辐射 、 风力等 自然 因素 的综合 作用 。由太阳直接 照射 到路表 的 短波辐 射以及大气介 质从各 个方 面投 射 到路 表的散 射辐 射组 成 的太 阳总辐射 ， 一部分被路表反 射到大 气， 下的则 被路 面吸收 ， 余 从 而使路 面的温度增 高 。大 气对路 表 和路表 对大 气发 出 的长 波
经 验 法 是 在 面 层 不 同 深 度 处 埋 设 测 温 元 件 ， 续 观 测 年 内 不 连
热传导方程 的解须满足 路表面和无 限深处 的两项 边界条件 。
ｚ￣。 ， （ ，） ． 。 时 Ｔ ｔ ≠∞ ， ｚ 时 ， （ ，）＝常数 。 － － 或 ＝ Ｔ ｔ
传 导 。从 气 候 学 和 热 传 导 理 论 的 基 本 原 理 出 发 ， 如 下 基 本 假 作
辐射构成 的有效 辐射 ， 路表 释放 出部 分热 量。 同时 ， 使 大气 与路
面的温度差异会 引起对 流形 式 的热 交换 。在 辐射 以及对 流的影 响下进 出路表 的热量 ， 通过 路 面介质 的热 传导 作用 ， 沿深 度 方 向 向下传递 ， 得路 面不 同深度处 的温度发 生变化。 使
得 推广 。 Biblioteka Baidu
关 键 词 ： 青路 面 ， 度 模 型 ， 估 方 法 沥 温 预
中 图分 类 号 ： ４ ６ ２ ７ Ｕ １ ． １ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
当地的气象要素资料 （ 包括太 阳辐射 热 、 温 、 气 日照时 间 、 风速 、 降
， 建立 面层温度 状况与外 界大气 大气 的温度在一年 内和一 一日内均发 生着周 期性 的变化 ， 与大 水等 ） 而后采用统计分析 的方 法 ， 因素之问 的相关关 系。利用所建立 的统 计关 系 ， 可以根据 气象 就 气直接接触 的沥青 面层 也相 应地 在一 年 内和一 日内发生着 周期 按这 种方法 建立 的预估模 性 的变化 。沥青和 沥青混 合料 的劲 度和 强度 性质具 有 强烈 的温 资料来预估面层 内的温度状况 。显然 ， 主要适用 于观测 站所在 地 区或者 大 气条件类 似 的地 区 ， 用 应 度依赖性 ， 其模量 值 随着温 度 的升降 而发 生变化 ， 而使 沥青 层 型 ， 从 于其他地 区时 ， 由于 内部 和外部 影 响因素 的差 异 ， 预估 的精度 较 和沥青路面结构的力学 响应 （ 应力 和应 变 ） 以及使 用寿命 都 与路 面的温度状况密切 关联 。因而 准确 预测 沥青路 面温 度场 的分 布
设 ： ） 面各层 均为完全 均匀 和各项 同性 的连续 体 ； ） 度变化 １路 ２温
不随水平 坐标 的变化 而变化 ； ） ３ 路面各层接触 良好 ， 热传导连续 ； ４ 路 面以下不 同深度 的温 度都作 与 路表边 界温 度 同频率 的周期 ）
变化 。由于路 面各结构 层材料的导热 性能差 别不是很 大 ， 因而可 以近似地将路 面结 构简化为均质半 无限体 。按 上述假 设 ， 沥青路