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1、分类号：U41;U210710-2012121259硕士学位论文内置碳纤维发热电缆的桥面融冰化雪技术研究罗新欣导师姓名职称彭余华教授申请学位级别硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2015年5月17日论文答辩日期2015年6月13日学位授予单位长安大学AStudyofAppliedTechnologyinDeicingandMeltingSnowontheBridgeSurfacebyBuilt-inCarbonFiberHeatingWireADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidat
2、e：LuoXinxinSupervisor：Prof.PengYuhuaChang’anUniversity,Xi’an,ChinaⅠ摘要低温环境下，路面或桥面容易结冰，影响车辆通行能力和交通安全。目前道路除冰雪的方法如撒盐、人工（或机械）除雪等都能在不同程度上解决该问题。但是这些方法往往都需要耗费大量的人力、物力和财力，且通常具有一定的滞后性。采用发热电缆加热法在能较好的解决这些问题。虽然目前国内在这方面已经开展了一些研究，但其在工程上的应用相对较少，因此有必要进行进一步的研究，使得发热电缆加热法应用于道路融冰雪的理论更加完善，从而推动其在道路融
3、冰雪领域的应用。碳纤维发热电缆作为一种新型发热材料，具有低密度、耐高温、耐磨擦、耐腐蚀、热膨胀系数低，使用寿命长，同时安全、环保、节能等优点，综合考虑本文决定采用桥面内置碳纤维发热电缆的方法来解决依托工程在冬季可能遇到的结冰问题。针对采用碳纤维发热电缆在桥面融冰化雪过程中需要解决的问题，如：碳纤维发热电缆的选型、布设间距、埋设位置等问题，本文做出了如下研究：（1）介绍发热电缆的组成结构，分析融冰化雪用发热电缆相关技术指标，并基于施工、发热效率等因素的考虑，初步确定发热电缆的埋设位置、布设形式及发热系统的电路连接形式。（2）进行室内实验，成型内置碳纤
4、维发热电缆的桥面板融冰化雪的试件，对系统融冰化雪的可行性、发热均匀性及相关影响因素进行试验测试，为实践应用提供有力支撑。（3）基于传热学基本理论，采用有限元法研究发热体融冰化雪系统温度场分布及温升规律，并分析了系统温度场与发热电缆埋设位置、布设间距、发热电缆温度、环境温度等的关系以及各影响因素对表面温度的影响程度大小。（4）以桥面铺装层为两层沥青面层和水泥混凝土为例，对在不同铺装功率与环境条件下的桥面表面能达到实时融冰化雪所需的时间进行了预测，可为碳纤维发热电缆用于道路融冰化雪时铺装功率、化雪时间等提供参考。关键词：道路工程，融冰化雪，碳纤维发热电
5、缆，室内试验，有限元分析ⅠAbstractRoadorbridgeiseasytobecoveredwithsnowandiceinthelowtemperatureenvironment,affectingthetrafficcapacityandtrafficsafety.Atthemoment,thereareavarietyofmethodstosolvethisproblem,suchaspouringsalt,artificial(ormechanical)removingsnowandsoon.Thesemethodsdohavepl
6、ayedacertaineffect.However,thesemethodsneedalotofhuman,materialandfinancialresources,anditusuallyhassomedelaywhenclearingsnowandice.Heatingcable-heatingmethodcansolvetheproblembetter.Althoughsomestudieshavebeencarriedoutinthisarea,theapplicationofitisrelativelysmall,soitisnece
7、ssarytocarryonfurtherresearch.Bydoingthis,thetheoryofheatingcableheatingmethodintheareaofroadmeltingandicecanbeimprovedanditcanpromoteitsapplicationinthefieldofroadmeltingandicesnow.Consideringoftheheatingcableheatingsystemhastheadvantagesofnopollution,lowoperatingcost,goodthe
8、rmalstability,convenientcontrolandotheradvantages,thispaperde
