冰雪道路表面的热量平衡研究.pdf

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1、内蒙古公路与运输30Highwavs＆TransportationinInnerMonuolia2014年第1期文章编号：1005—0574一(2014)01—0030—03冰雪道路表面的热量平衡研究满金宝编译(通辽市交通规划设计院，内蒙古通辽028000)摘要：道路上存在的冰雪导致路面抗滑性能下降，并影响车辆的行车安全。冬季道路养护的关键是把握路面冰雪的状态，最重要的是预测路面冰雪的状态变化。文章根据观测结果将路面积雪分类，进行冰雪道路表面的热量平衡探索，为改善冰雪道路的路面安全性奠定一定的理论基础。关键词：冰雪道路；热量平衡；融雪量中图分类号：U418．56文献标识码：AAbstra

2、ct：Roadofsnowandicecauseddegradationofpavementanti—slidingperformance，andaffectthesafetyofvehicle．Thekeyofwinterroadmaintenanceisgraspingthestateofpavementsnowandice，themostimportantispredictingthechangeofstateofpavementsnowandice．Thepaperclassifiedsnowcoveraccordingtotheobservationresults，explor

3、edtheheatbalanceofsnowandiceroadsurface，toestablishedcertaintheoreticalbasisforimprovingsafetyofthesnowandiceroad．Keywords：snowandiceroad；heatbalance；snowmehvolume冬季道路的表面通常覆盖着多层积雪，道路积雪粒、雪板、冰块、冰膜及融雪7种类型。的特征随交通量、除雪工作量及天气状况等条件的变2道路表面的热量平衡化而持续改变，从而使积雪以多种形式存在。道路上在各种热平衡参数中，净辐射贡献了融雪所需的存在的冰雪导致路面抗滑性能下降，并影

4、响车辆的行大部分热量。路面积雪的地表反射率与天然积雪相比车安全。冬季道路养护的关键是把握路面冰雪的状小得多，尤其是车轮轮迹处积雪的地表反射率更低。态，最重要的是预测路面冰雪的状态变化。道路所结当观测到路面积雪表面明显的融化时，天然积雪表面冰雪的种类较多，且表现出许多复杂的状态。本文根几乎未融化。由于路表不均匀的反射与日晒导致了路据观测结果将路面积雪进行了分类，进行了冰雪道路面积雪不均匀的融化。车辆轮迹处积雪的融化量比热表面的热量平衡探索，为改善冰雪道路的路面安全性平衡方程中的预测值要大。这种差异可以解释为车辆奠定一定的理论基础。荷载机械作用的影响¨J。1路面积雪的分类形式道路上存在的冰雪

5、导致路面抗滑性能下降，并影路面出现雪板及结冰的概率明显受气象条件的影响车辆的行车安全。冬季道路养护的关键是把握路面响，当降雪量达到20～60cm，气温在一3～0的范围冰雪的状态，最重要的是预测路面冰雪状态的变化。内时，路面雪板或结冰的情况将出现。道路冰雪调查道路所结冰雪的种类较多，且表现出许多复杂的状态。的项目包括：路面积雪状况的横断面图、密度、温度、含道路上冰雪的变化包括物理状态的变化及质量的变化水率、硬度、雪粒外观、积雪试件的显微镜观测、砂土含(消耗量)，道路冰雪单位面积上的消耗量AM与道路量及溶解水的电阻率。积雪厚度的变化量△有关，如式(1)所示。北海道大学低温科学研究所以日本札幌

6、市的城市AM=P·Ah(1)主干道路面冰雪的观测资料为依据，观测时间为1968式中P～道路冰雪密度，kg／m。。～1969年与1969～1970年的两个冬季。测量了积雪道路冰雪的厚度变化受气象条件与车辆荷载的综的密度、硬度、温度及自由水含量，并进行了积雪的微合影响，作用过程比较复杂，将其分开阐述为式(2)所观分析。根据观测结果将路面积雪分为新雪、雪粉、雪示第139期满金宝：冰雪道路表面的热量平衡研究31Ah=△1+Ah2+Ah3(2)式中，L代表潜热融解量，可得：式中△一气象条件引起的雪面降低量；△=+p·(12)Ah一车辆放热引起的溶解量；Ah，一车辆荷载引起的积雪切削量。在道路上任意

7、选取一点，单位面积上的积雪从表积雪自重引起的压实厚度可忽略不计。行车荷载面至底面的冰雪柱的质量是平衡的，其中水平方向的使路面新降积雪的密度达到500～550kg／m。所以，变形忽略不计，采用公式：P—M—E表征路面路面的积雪状态及路面积雪的降低量可以归纳为式(3)所示，式中，Aho=Ah2+Ah3。积雪的质量平衡。将公式(12)带人后可得：Ah=Ah(气象)+Ah。(车辆)(3)=a(、P一tL。Ah。o)／(13)即，道路冰雪单位