沥青路面温度场的数值模型研究

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1、分类号:U41;U210710-2012121252硕士学位论文沥青路面温度场的数值模型研究王芳芳导师姓名职称延西利教授申请学位类别硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2015年4月15日论文答辩日期2015年6月5日学位授予单位长安大学StudyontheNumericalModelsofAsphaltPavementTemperatureFieldAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangFangfangSupervisor：prof.YanXiliChang

2、’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：£若玄年月曰论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文

3、或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：I$$>>丨上年6月曰导师签名：如吹年（月/7曰摘要研究极端温度条件下沥青路面温度场的数值模型，并预估路面结构任意深度处最不利温度情况，能够为沥青路面的设计提供一定的理论指导。本文以连续2年沥青路面全厚度范围内的温度实测值为数据支撑，分析了高温期、低温期、常温期温度场的变化规律；采用“双试件平板式”热传导试验装置，测试了常用半刚性基层沥青路面材料的导热系数；通过数值回归分析的方法建立了高温时刻和低温时刻温度场在数学意义上

4、的数值模型，分析了沥青路面的热传导机理，并将极端高温时刻和极端低温时刻温度场简化为稳态温度场，建立了热传导意义上的折线式温度场数值模型；对比分析了数值回归模型与折线式温度场模型的精度以及适用性。研究表明，沥青路面的温度呈周期性变化，以日周期变化最为显著，路面温度的变化主要集中于沥青层，基层温度变化较小，底基层温度基本不变；水稳基层的导热系数大致在1.03~1.60W·(m·K)-1之间，沥青面层导热系数在0.70~2.10W·(m·K)-1之间；影响路面材料导热系数的关键内因首要是空隙率，其次为粒径，外因则是温度；沥青路面的热

5、传导通常是瞬态而非稳态，高温和低温时，路面温度场在理论上具有相同的分布规律，只是数值大小有别，分布曲向相反且对称，但高温时瞬态强烈，低温时更趋稳态；路面在极端高温时刻的温度场可以用指数衰减的数值模型来表示，沥青层衰减幅度较大，进入基层后逐渐趋于稳定，温度升高的过程体现了路面温度场从瞬态到稳态的变化过程，极端高温时刻接近稳态的温度场的数值模型可用折线来表示，其斜率与各结构层材料的导热系数有关；相反，极端低温时刻温度场与高温温度场有相同的回归模型，方向相反变为增加；低温期路面温度变化幅度小，且材料导热系数也较小，导热性能弱，热传导

6、更接近于稳态，数值模型可简化为直线。关键词：道路工程，沥青路面，热传导，温度场，数值模型iAbstractResearchonthenumericalmodeloftemperaturefieldundertheextremetemperature,andpredictingtheworsttemperatureconditionatanydepthofthepavementstructurecanprovidesometheoreticalguidanceforasphaltpavementdesign.Basedonthe

7、temperaturesdatabasetestedfor2yearswithinthefullthicknessoftheasphaltpavement,thevariationoftemperatureforhightemperaturestage,lowtemperaturestageandroomtemperaturestagewasanalyzed.Applyingthe“doublesamples-plane”heatconductiondevice,thethermalconductivityforcommons

8、emi-rigidbaseasphaltpavementmaterialswastested.Thenumericalmodelofextremehightemperaturefieldandextremelowtemperaturefieldwereidentifiedth