沥青路面温度场分析及全时域受力特性
公路路面温度场分析
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
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
标
T800要求值
50 (2.9031 log P25) (PI 20 PI
10)
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化单
性 注意事项：
能
当量软化点取决于沥青的针入度值，它的本质仍然是指
相
数。
关
提出当量软化点并不等于将环球法测定的软化点全盘否
指
定。
标
实测软化点在沥青生产和质量检验上仍然是重要而方便
关
确定高温粘度
指 标
逆流式毛细管法 赛波特粘度计法 RAV
乳化沥青和煤沥青
恩格拉粘度计法
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 60℃粘度
能
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况，
相
为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青
关
在此温度下有较高的粘度。
关
攻关专题的研究，提出了采用修正软化点代替实测的环球
指
法软化点，称为当量软化点。
标
当量软化点根据“等粘温度”原理提出，表达沥青粘度所
能承受的极限，大体相当于针入度达到800时的温度，遂
定义此温度为当量软化点，T800.
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 确定方法（一）
能
根据温度敏感性系数得到：
指
我国采用的试验方法为真空减压毛细管法。
标
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性
60℃粘度
能
理论公式的推导：
相
S pR4
关 指
D 8QL S r 2P P r
2rL 2L
沥青路面温度应力的有限元分析
受拉应力约为 0. 39 M Pa，在 14：00 处于最小拉应 力状态，其拉应力为 0. 16 M Pa. 土基的最大拉应 力约为 0. 19 M Pa，出现在 04：00. 土基的最小拉应 力很小，约为 0. 08 M Pa，出现在 14：00.
图 3 冬季道路各结构层在 1 d 内的温度变化 Fig. 3 Temperature changes w ithin one day in each lay-
在对道路在冬季时结构内部温度的变化以及 温度应力变化计算的基础上，对夏季时 1 d 内道 路结构内部温度以及温度应力的变化情况进行了 计算. 各结构层 24 h 中温度变化、温度梯度变化 和温度应力的变化情况分别如图 6 ～ 图 8 所示. 从计算结果可以看出，沥青路面表面的温度日波动 幅度最为明显，约为 26 ℃ （见图 6）. 在表面层底部 温度的日波动量约为 8 ℃ . 在基层底部，其温度日 波动量最大约为 3 ℃ . 在底基层底部，温度日波动 量仅仅只有 0. 5℃ . 对于土基，温度变化很小.
温度梯度是衡量结构内部温度不均匀性的指 标，在很小的范围里，温度梯度过大，就会产生明 显的温度应力. 在 1d 内结构个部分沿着纵向温度
第 26 卷
任德斌等：沥青路面温度应力的有限元分析
701
梯度的变化如图 4 所示. 从图中可以看出，道路表 面温度梯度正负变化点分别 07：00 和 17：00，沥 青路面的表面层的温度梯度变化最为明显，14：00 出现最大正温度梯度，04：00 出现最大负温度梯 度. 表面层的温度梯度波幅约为 75 ℃ / m，面层的 厚度是 15 cm，面层上下的温度差为 1. 125 ℃ . 随 着深度增加，温度梯度的波将会越来越小，对于土 基，其温度梯度波幅约为 13 ℃ / m. 在1 d中，白天 正温度梯度和夜间负温度梯度在小范围内变化， 由此可以看出面层是最容易出生应力集中的地 方，道路的破坏也是从面层开始的.
沥青混凝土路面在低温状态下的力学分析
[ 1] JT G F40- 2004 公路沥 青路 面施 工技 术规 范[ S] 北 京: 人民交通出版社, 2004
[ 2] 沈金安 国外沥青路面设计方 法总汇[ M ] 北 京: 人 民 交通出版社, 2004
[ 3] 赵顺根 沥青路面不同层位沥青混合料 设计研究[ D] 长安大学硕士学位论文, 2006
关键词: 沥青混合料; 回弹模量; 拉应力
1 问题的提出 我国的沥青混凝 土 路面 设计 向来 奉行 强基
薄面 的设计 理念, 半刚 性基层 为主要 的承重 层, 起着抵抗行 车荷载 的作用; 而 沥青混 凝土面 层则 是主要的功 能层, 起着 防水、抗滑、提 高平整 度和 改善行车条件的功能性作用, 在常温条件 下, 沥青 混凝土面层处于受压状态。我国的 沥青混凝土路 面设计采用 弹性层 状体系, 以 设计弯 沉为设 计指 标, 基层层底的拉应力为验算指标, 认为在常温状 态下沥青混 凝土面 层层底 以受压 为主, 因此 沥青 混凝土路面的疲劳寿命以受拉的 基层或是底基层
3 特定气候分区下的典型沥青混凝土路面力学分析 3 1 低温设计温度的确定
本文采用澳大利亚路面设计方法的模型, 即现 场温度的模量/ 试验温度的模量= e 。 - 0 08 # ( WMAPT - T) 根据我国沥青混凝土路面使用性能气候分区中的二 级指标, 即气候分区低温指标划分界线, 本文所选用 的低路面计算温度为- 37 ! 、- 21 5 ! 和- 9 ! ; 而 我国沥青混凝土路面设计规范中验算应力的温度为 15 ! 。 3 2 计算路面结构的拟定
( 2) 随着温度的降低, 沥青混合料的抗压回弹模 量逐渐增大, 使结构层刚性化, 混合料变为高模量。 在车辆荷载的作用下, 高模量沥青混凝土面层结构 中的中性轴逐渐上移, 使得原本受压的面层处于受 拉状态, 且拉应力随着模量的升高而变大。当温度 降低到一定程度, 即模量增大到一定程度时, 沥青混 凝土面层中所受的拉应力超过容许拉应力, 使面层 发生弯拉破坏出现裂缝, 进而影响路面的使用性能。
SMA-13沥青路面温度场的分析与研究
SMA-13沥青路面温度场的分析与研究宋乐;许彪;张锋【摘要】通过对京港澳高速公路石安段上面层SMA-13试验段进行沥青路面摊铺温度场的实时分布情况研究,采用了实际测量与仿真分析相结合的研究方法,研究沥青路面温度场分布规律,为提供沥青路面的有效压实时间提供可靠的依据.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】3页(P128-129,134)【关键词】温度场;仿真;压实时间【作者】宋乐;许彪;张锋【作者单位】四川广巴高速公路有限公司,四川广元628000;长安大学,陕西西安710064;长安大学,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U416.217目前，我国高速公路里程已突破11万公里，而且国家还在不断地加大对高速公路的投资，未来将有更多高速公路需要建设[1]。
在高速公路的实际施工过程中，压路机初压温度过高会出现拥包等病害，压路机终压温度低还会对路面产生较大的病害[2]，易出现难以消除的轮迹线，如导致路面不平整，甚至出现严重的负面效应。
本文主要结合京港澳高速公路石安段上面层SMA-13进行温度场的研究，通过实测数据和利用Abaqus软件进行仿真模拟，研究大气温度、摊铺温度、风速对SMA-13温度场分布的影响[3]。
通过了解SMA-13温度场的分布变化规律，合理地布置压路机的施工工艺，用以提高压路机作业效率和路面的施工质量。
本研究主要针对京港澳高速公路石安段XJ6标（桩号K301+100-k301+900）上面层SMA-13试验段进行温度数据采集，试验当日气温20℃，摊铺初始温度170℃，风速1.5 m/s，机器设备运转正常，其试验段路面结构如图1所示1.1 温度传感器的选择和布置对上面层SMA-13路面温度场的研究，在节约成本的情况下，不破坏路面而影响正常施工，上面层顶部采用红外温度计，上面层中部（距顶部2 cm处）采用温度传感器为探针式温度计，上面层底部（距顶部4 cm处）同样采用探针式温度计，通过探针感应温度的变化，及时记录温度数值，并在试验路段范围内每隔20 m记录一次读数。
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
K 0.95 R 10
美国:立体法（Cube Method）
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
影响因素
沥青质的含量
根据J.R. Dickie的研究，沥青的软化点由沥青的组分决定。以x、y、 z、w分别表示沥青质、树脂、芳香烃、饱和烃的含量，则软化点可 由下式表示，其误差的标准差为3℃。
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
试验方法
中国：采用环与球法，TR&B
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
环与球法
钢球质量3.5g
升温速率5℃/min 起始温度5℃
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
其他国家
德国：克-沙氏法（Kramer Sarnow test），测定值K（℃）与环 球法软化点之间的关系：
高 温 性 能 相 关 指 标
当量软化点
确定方法（二）
较之方法一、 更为准确！
根据三个及三个以上温度下的针入度回归PI值，确定A、K
由PI回归公式进行反算：
T800
lg 800 K 2.9031 K A A
以针入度为基础，容易掌握；实验设备，推广应用不存在任何困 难！
一、沥青的软化点与当量软化点
确定高温粘度
赛波特粘度计法
RAV 恩格拉粘度计法
乳化沥青和煤沥青
标准粘度计法
沥青路面温度场影响因素分析
沥青路面温度场影响因素分析张浩伟【摘要】为研究不同的施工环境对路面施工质量的影响,以正在施工的沥青路面为试验对象,设计现场试验,用数据分析法研究沥青路面温度场随构造深度、摊铺温度、大气温度、风速的变化而变化的规律.结果表明应选择气温较高、风速较小时的天气施工,以达到最佳压实效果.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P266-268,274)【关键词】沥青路面;施工质量;现场试验;温度场【作者】张浩伟【作者单位】长安大学工程机械学院,陕西西安710000【正文语种】中文【中图分类】U416在高等级路面的施工过程中，摊铺碾压扮演着重要的角色[1]。
在评价摊铺质量的多项参数中，沥青路面摊铺温度场的分布是影响沥青路面压实作业质量的重要因子之一。
目前改性沥青在我国高等级路面上普遍使用，其性质决定了在温度较低时进行压实作业，无论如何调整压实工艺都不能使沥青路面达到设定的压实度。
因此需要通过了解沥青混合料在摊铺碾压过程中的温度变化，从而分析得出最佳碾压时间，保证压实路面的压实度满足要求。
本文选定在河南张家口某正在施工的路段为试验路段，进行沥青路面摊铺温度场分布的研究，试验路段上面层使用SMA-13改性沥青，通过现场试验研究分析上面层沥青混合料摊铺温度场的分布情况。
分别考虑在摊铺温度、风速、气温、摊铺宽度等因素的影响下路面温度场的变化[2]，为沥青路面施工作业提供一定的指导意义。
1.1仪器的选择由于试验路段正在施工，考虑在不损害路面结构的情况下，测量沥青混合料上面层表面的温度时，可以采用手持式红外温度传感器，由于沥青混合料温度高达170℃，因此选取的红外温度传感器性能指标如表1所示。
而在测量沥青混合料上面层表面以下的位置时，不仅要考虑不损害路面结构，还要保证获得精确地测量数据[3]。
因此选择JCJ100TTZ探针式温度传感器，其性能指标如表2所示。
1.2 仪器的布置本试验主要对沥青混合料的上面层温度场分布进行研究，对沿摊铺机横向方向空间意义上的中间位置的沥青混合料上面层表面、中间和底部的温度进行测量。
沥青路面温度场的量测分析
栅温度传感器量测精度可达 ０ ． ０ １ ０ ３ ℃。
１ ． １ ． ２ 传感器的布置方案
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ０ ３ 作者简介 ： 钟 阳（ １ ９ ５ ５ ．） ， 男， 教授 ； 杨
图 １ 光纤光栅温度传感
２ ） 光纤光栅温度传感器 的标定试验 。 利用水浴法对光纤光栅 温度传感器进行 标定 ， 标 定 曲线 如
１ ） 不 同深度 处路 面 结构 温度 的最低 值 一般 出现 在 ４ ： ０ ０～
图 ２所示 。光纤光栅温度传感器的温度灵敏系数 ＝１ ０ ． ３ ０ ｐ ｍ ：Ｃ， ７ ： ０ ０之间 ， 最高温度 出现的时问随深 度的增加 而推迟 ， ２ ｃ ｍ处在 由于波长调节系统的波长解调灵敏度为 １ ｐ ｍ， 所 以本文 的光纤 光 ｌ ４ ： ｏ ０ 左 右达 到最大值 ， ７ ｃ ｍ处在 １ ５ ： ０ ０左 右达 到最 大值 ， １ ２ ｃ ｍ，
２ 温度 场 的观测 结 果及分 析
依据实测沥青路面结构 内的温度数 据 ， 给出部分 日期沥 青路 面结构在不同深 度处 的温度 变 化 曲线 。图 ４给 出的是 其 中 １ ｄ
（ １ １ 月２ ５号 ） 的沥 青路 面 结构 温 度场 变 化 曲线 ， 图 ５给 出 的是 ２ ０ １ ２年 １ １月 ２ ２日～２ ０ １ ２年 １ １月 ２ ９ 日的沥青 路面结 构温 度场
基层 中部 （ ２ ７ ｃ ｍ处 ） 各布置一个温度传感器 川 ， 如图 ３所示。
５ ５ ０ ． ４ ５ ５ ５ ０ ． ４ ０
５ ５ ０ ． ３ ５ ５ ５ ０ ． ３ Ｏ ５ ５ ０ ． ２ ５
目前 ， 国内外路 面温度场 的研究 主要有 两种 方法 ： １ ） 统计 法 ， 即根据实测 的路面温度 和气象资料 分析路面 温度 与其影响 因素之间 的关系 ； ２ ） 理论和半 理论 分析 法 ， 即根据 传热 学 和气 象学 的基本 原 理， 采用数值 分 析 的方法 建立 模 型和 方程 对 路 面温度 场 进行 预 估 。我 国对路面温度 场 的研 究起 步较 晚 ， 且 以理 论研 究为 主 ， 对 沥青路面结构层 内温度 测量实 例较 少。本文在 沥青 路 面 中埋 设
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
四、零剪切粘度
高 温 性 能 相 关 指 标
提出背景
现行Superpave 沥青结合料规范通过动态剪切流变试验 计算车辙因子G*/ Sinθ,以此来评价沥青结合料的高温性 能。然而, FHWA 和沥青协会的试验证明,车辙因子G*/ Sinθ并不能很好地评价聚合物改性沥青的高温性能,许多 试验路段的结果也都证实PG高温等级相同沥青的路用性 能存在差异,这促使道路工作者着力于寻求更合理的高温 性能评价指标。在这一背景下,沥青结合料零剪切粘度 ( Zero Shear - rateViscosity ,ZSV) 的提出在以欧洲为 首的许多国家和地区引起了广泛的关注。
确定高温粘度
赛波特粘度计法
RAV 恩格拉粘度计法
乳化沥青和煤沥青
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温 性 能 相 关 指 标
粘度
60℃粘度
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况， 为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青 在此温度下有较高的粘度。
抗疲劳性 老化性
BBR（SHRP） 低温粘度
粘附性 其他性能指标
玻璃化温度
高温性能问题的提出
高 温 性 能 相 关 指 标
沥青路面的高温流动变形问题是世界各国普遍关注 的路面损坏形式之一。
我国大部分地区夏季高温，沥青路面温度最高达
70℃，沥青材料接近塑性流动状态，抗变形能力差。
与沥青高温下劲度息息相关。
振动荷载下，沥青的流变特性受到粘弹性的影响，
与静载下有很大不同。
三、动态剪切试验
高 温 性 能 相 关 指 标
日周期变温条件下沥青路面温度场的数值模拟分析
日周期变温条件下沥青路面温度场的数值模拟分析作者：李坤来源：《科技资讯》 2013年第29期李坤（辽宁铁道职业技术学院,辽宁锦州 121000)摘要：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。
本文根据传热学和气象学的基本原理，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，对其变化规律进行了分析。
关键词：周期性气候条件温度场沥青路面 Abaqus中图分类号：U416 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2013)10(b)-0000-001 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、降雨等都与气温和太阳辐射相关。
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。
1.2 气温及对流热交换的影响空气温度的变化主要是由太阳辐射和地表辐射造成的，根据相关的气象资料分析，可以得到我国各地正常天气时气温周期性日变化规律：气温在14时左右达到最高，在5:00~6:00时降至最低。
气温变化的周期性及非对称性，可以用三角函数的线性组合来拟合：1.3 路面有效辐射在沥青路面的表面除了发生对流换热，还存在另外一种传热方式，即热辐射。
沥青路面温度场分析及控制技术研究
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。
基于连续变温的沥青路面温度应力分析
基于连续变温的沥青路面温度应力分析【摘要】本文通过分析沥青路面的温度变化规律，探讨了沥青路面温度与应力之间的关系。
针对连续变温对沥青路面温度应力的影响进行了深入研究，并提出了相应的温度应力分析方法。
通过数值模拟结果的分析，得出了连续变温对沥青路面温度应力的重要影响。
研究表明，温度变化对沥青路面的结构和性能有着显著的影响，为沥青路面的设计和维护提供了理论支持。
进一步的研究可以优化沥青路面的结构设计，提高其使用寿命和性能表现。
本文的研究成果对于沥青路面工程的发展具有重要意义，为相关领域的研究和应用提供了理论基础和技术支持。
【关键词】沥青路面、温度、应力、连续变温、分析方法、数值模拟、结构设计、维护、理论支持、影响。
1. 引言1.1 研究背景沥青路面是道路建设中常用的路面材料，其质量和性能直接影响着道路的耐久性和舒适性。
在实际使用中，沥青路面受到日夜温度变化的影响，会出现温度的周期性变化。
这种连续变温对沥青路面的温度应力有着重要的影响。
研究表明，沥青路面的温度变化规律与外界环境温度、日照强度等因素密切相关。
在夏季高温天气下，沥青路面受到阳光直射导致温度升高；而在夜晚温度降低时，沥青路面受到冷却影响导致温度下降。
这种周期性的温度变化使得沥青路面的温度应力相对较大。
目前对于连续变温条件下沥青路面温度应力的研究还比较有限。
深入探讨连续变温对沥青路面温度应力的影响，对于提高沥青路面的抗压性能、延长路面使用寿命具有重要意义。
本文将通过分析沥青路面的温度变化规律、研究温度与应力之间的关系，并探讨温度应力分析方法，最终通过数值模拟结果分析，为沥青路面设计和维护提供理论支持。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解基于连续变温的沥青路面温度应力分析的相关机理，探讨沥青路面在不同温度条件下的应力响应规律。
通过对沥青路面温度变化规律、温度与应力关系以及连续变温对应力的影响进行系统研究，希望能够揭示沥青路面在不同环境条件下的应力分布特点，为沥青路面的设计和维护提供科学依据。
【技术】沥青路面结构热传导理论及温度场日演化规律分析
【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。
沥青路面温度变化对性能的影响分析
沥青路面温度变化对性能的影响分析摘要：本文旨在分析沥青路面温度变化对路面性能的影响，通过采集实际数据深入探讨了温度变化对沥青路面材料性能、结构稳定性和路面持久性的影响机制。
研究结果表明，温度变化显著影响了沥青路面的抗剪强度、弹性模量、粘附性能、变形特性以及老化速度。
这些影响因素直接影响了路面的安全性、舒适性和持久性。
为了提高路面的性能和持久性，需要在路面设计、施工和维护中综合考虑温度变化因素，采取相应的材料选择和工程措施。
关键词：沥青路面，温度变化，路面性能，结构稳定性，路面持久性，抗剪强度，弹性模量。
一、引言公路交通系统作为现代社会不可或缺的重要组成部分，对经济、社会和个人生活产生了深远的影响。
沥青路面作为公路交通系统的基础构件之一，其性能对道路的安全性、舒适度和可持续性起着关键作用。
沥青路面性能受到多种因素的影响，其中最显著的之一是温度的变化。
沥青路面在不同季节、不同气象条件下，其温度会发生显著的波动，这种温度变化不仅影响路面的物理和力学性能，还对路面结构的稳定性和持久性产生深远影响。
随着气候变化的不断加剧，温度的极端波动和不规则性也日益显著，使得对沥青路面温度变化对性能的影响进行深入研究变得尤为重要。
有效理解和管理温度变化对沥青路面性能的影响，将有助于提高道路系统的可靠性、安全性和可持续性，同时降低维护成本和对资源的浪费。
二、沥青路面材料性能沥青路面材料性能是指路面所使用的沥青混合料在不同温度条件下的物理、力学和工程性能。
这些性能对路面的安全性、耐久性和舒适性具有重要影响。
以下是沥青路面材料性能在温度变化下可能发生的变化：1.抗剪强度：沥青混合料的抗剪强度是指其抵抗剪切应力的能力。
在高温条件下，沥青混合料可能变得柔软，抗剪强度下降，容易发生变形和塑性变形，从而增加路面裂缝的风险。
相反，在低温条件下，沥青变得脆性，抗剪强度提高，但易于开裂。
2.弹性模量：弹性模量衡量了沥青混合料的弹性回复能力。
沥青路面温度场预估方程比较与分析
沥青路面温度场预估方程比较与分析路面结构处于自然环境条件下，经历大气温度、太阳辐射、湿度、风速的变化，直接表现为路表温度变化及路面结构温度场的复杂分布。
由于沥青材料的显著感温性，温度变化对沥青路面的承载能力和使用性能都有着较大的影响。
比较分析沥青路面温度场预估方程的适用性及精度，采用理论分析法时，有限差分法可获得足够高的预估精度；采用统计分析法时，50%可靠度下的UW模型较适合极端高温预估，50%可靠度下的SUPERPA VE模型较适合极端低温预估。
标签：沥青路面；温度场；预估方程1 路面温度场预估方法分类影响路面温度场的因素分为内部因素和外部因素。
内部因素包括路面热传导、对辐射吸收的能力、路面的结构和热容量。
外部因素包括大氣温度、太阳辐射、湿度、降雨量等天气因素，其中温度是最关键的影响因素。
确定路面温度的方法分为理论分析法和统计分析法。
理论分析法是根据热学和气象学的基本原理并采用数值分析方法建立沥青路面温度场分析模型。
统计分析法是根据路面实测温度和气象资料，采用统计回归方法建立起沥青路面温度与外部环境、内部环境之间关系模型。
路面温度场预估方法研究，早期主要以理论分析法为主，20世纪90年代后统计分析法成为研究主流方向[1]。
2 沥青路面温度场理论预估方法研究沥青路面温度场理论预估方法具有较强的适应性，只根据气候、环境资料和路面结构的热物理参数，预估路面温度场的分布，不受地区路面类型限制。
2.1 沥青路面温度场理论预估方法基本原理预估方法采用的基本原理是热学理论，根据能量守恒与转化定律来描述热流密度矢量和温度梯度之间的关系，通过微分方程的形式表示为[2]：2.2 沥青路面温度场理论预估法的求解方法沥青路面温度场理论预估法常用的求解方法主要有以下三种：解析法、有限差分法和有限单元法。
（1）解析法。
所谓解析法，就是根据抛物线型微分方程分离变量基本求解方法结合一些假设条件，将复杂沥青路面热传导问题转化为简单层状体系的热传导问题。
沥青路面沥青路面的基本特性
必须考虑的问题。
车辙试验：在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上， 用固定荷载的橡胶轮反复行走后，测定其在变形稳定期每 增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。
目前，对沥青路面高温稳定性的研究还在不断进行。
从国内外看，一个明显的趋势是采用开级配沥青碎石或特粗式沥 青碎石混合料来提高沥青路面高温稳定性。对沥青混合料高温稳定性 的测定大都借助于试验的方法，较为广泛应用的有马歇尔稳定度、维 姆稳定度和无侧限抗压强度等试验方法。
沥青混合料的抗弯拉强度为：
＝
t
PL bh 2
沥青混合料的抗弯拉强度，取决于所用材料的性质(如沥青的性质、 沥青的用量、集料的性质、混合料的级配与拌和质量等)及结构破坏过 程的加荷状况(如重复次数、应力增长速度等)。此外，温度状况对抗 弯拉强度也有很大影响。
二、沥青混合料的应力－应变特性
沥青混合料是一种弹性—粘塑性材料，在应力—应变关系中呈现出 不同的性质，有时呈现为弹性性质，有时则主要呈现为粘塑性质，而大 多数情况下，几乎同时综合呈现上述性质。
第五章 沥青路面
第一节、沥青路面的基本特性 第二节、沥青路面的力学特性与温度稳定性 第三节 沥青路面的抗滑问题 第四节 沥青路面的分类 第五节、 SMA沥青混合料路面
第一节 沥青路面的基本特性
沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上铺筑的一定厚度的沥青混合料 面层的路面结构。
沥青路面由于使用了粘结力较强的沥青材料作结合料，因而增加了集料 之间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和使用寿 命都得到提高。
五 除上面提到的沥青路面的力学特性和温度稳定性外，沥青路面没 计中还应考虑沥青混合料的耐久性、抗渗透性和工作度等特性。
路面高温温度场数值分析与试验验证
摘要：利用气象资料预估夏季高温季节沥青路面结构内温度场的分布状况，有助丁二合理地设计沥青路面结构，在不同结构 层使用合适的沥青等级，以防止路面出现过量的车辙。根据传热学基本理论，分析了沥青路面在夏季高温季节的热能传导方 式，建立了沥青路面显式格式二维非稳态温度场数值分析模型，并实现了基于有限差分的数值求解。为了解不同地域和气候 条件对沥青路面高温温度场的影响，进行了温度场现场试验验证。试验观测结果与数值分析结果的对比，证明了本文数值计 算模型的合理性和正确性。 关键词：沥青路面；高温温度场；数值分析：试验验证；有限差分法 中图分类号Ｉ
ＷＡＮ Ｚｈｉ２
ｏｆＣｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１５・Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄｓ ｉｎ ａｓｐｈａｌｔ
ｐａｖｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｉｎ—ｓｉｔｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．
Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ
ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎ・ｓｉｔｅ ｄａｔａ ｐｒｏｏｆｓ ｔｈｅ ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ．
气逆辐射（Ｊ／Ｉｎ２．ｓ）；￡．为沥青路面对于太阳短波辐 射的吸收系数。 ２．３二维非稳态温度场数值分析方法 沥青路面在自然环境因素下产生的温度变化属 于非稳态导热问题。对于常物性、无内热源的二维 非稳态导热问题，微分方程式为：
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［ 关 键 词 ］沥青 路 面 ； 温 度 场 ；多 层 弹 性 体 系 ； 竖 向压 应 变 ； 竖 向 剪 应 变 ［ 中 图分 类 号 】Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ ［ 文 献 标 识 码 ］Ａ 【 文 章 编 号 ］１ ６ ７ ４ — ０ ６ １ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ７ ３ － ０ ５
ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ｂｙ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ －
单 景松 ， 杜 贝 贝
（ 山 东 科 技 大 学 山东 省 土 木 工 程 防灾 减 灾重 点 实 验 室 ，山东 青 岛 ２ ６ ６ ５ ９ ０ ）
［ 摘
要 ］沥青 混 凝 土 是 温 度 敏 感 型 材 料 ， 对 沥青 面 层 进 行 力 学 分 析 时 将 温 度 变 化 考 虑 在 内 非 常 有 必 要 。 以
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ６ ５ ９ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｙ ｒ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｗ ｈ ｅ ｎ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ａｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ Ｐａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ
Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ Ａ１ １ ｔ ｉ ｍｅ Ｄｏ 年 ２ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｖｏ １ ． ３ ９，Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ． ， ２ ０ １ ４
沥 青 路 面 温 度 场 分 析 及 全 时域 受 力 特 性
Ｓ ＨＡＮ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｎ ｇ，ＤＵ Ｂｅ ｉ ｂ ｅ ｉ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
有限元方法建立 了沥青路面温度场计算模型 ， 通过分析 日最高温度 、 日最低 温度 、 日太 阳辐射量 等对路 面温度 变化 的影响 ， 建立 了沥青 路面温度场预估方法 。考虑常温和高温两 种季节不 同 时刻 的路 面温度场 ， 沿路 面深度 的温度
变化选取沥青层材料参数 ， 以 多层 弹 性 体 系 理 论 模 型 对 沥 青 路 面 的 受 力 状 态 进 行 了计 算 。结 果 表 明 沥 青 面 层 竖 向 压应 变 和 竖 向 剪 应 变 的 最 大 值 位 于 中上 面层 ， 而 在 全 天 气 温 最 高 的 中午 时 段 ， 最 大 竖 向 压 应 变 和 最 大 竖 向 剪 应 变
ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｉ ｓ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｓ ｐ ｈａ ｌ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ． Ａｓ ｐ ｈａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ —
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