融雪化冰水泥混凝土路面研究.pdf

1、冬天或者冰寒地區(qū)的道路結(jié)冰、積雪嚴重影響國家的交通、經(jīng)濟、以及正常的戶外活動和工作,同時成為交通事故率增長的主要因素之一。世界各國為解決冬天道路結(jié)冰、積雪這一難題,作了大量研究,探索出許多抑制、控制和消除冰雪的技術(shù)和方法,但這些方法大多存在效率低、費用高、易腐蝕環(huán)境和破壞道路設(shè)施、適用范圍小、能量消耗大、循環(huán)可持續(xù)性較差等缺點,近年來人們越來越關(guān)注和追捧更有發(fā)展前途、環(huán)保節(jié)能、可持續(xù)性利用的太陽能融冰雪技術(shù)。在該領(lǐng)域,太陽能系統(tǒng)技術(shù)、道

2、路融雪傳熱模型和計算、試驗示范工程都被各國學(xué)者進行了一定程度的研究,但對融雪(冰)特殊路面結(jié)構(gòu)和材料方面的研究幾乎沒有,針對不同方案的融雪路面力學(xué)性能研究(試驗和數(shù)值模擬計算)更是知之甚少,故進行上述研究是推廣太陽能技術(shù)(儲存、轉(zhuǎn)換、控制)應(yīng)用到道路融雪領(lǐng)域的堅實基礎(chǔ)和充分條件。
　　 本文針對上述問題,主要開展以下幾個方面的研究:(1)融雪路面組成材料性能研究。對三種面層材料的導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能進行系統(tǒng)試驗和優(yōu)化研究,根據(jù)力學(xué)

3、強度、導(dǎo)熱性能推薦融雪化冰路面最佳材料類型和組成；(2)融雪路面結(jié)構(gòu)模擬試驗。建立多種路面結(jié)構(gòu)方案,完成單管小梁、隔熱層層間力學(xué)性能試驗,提出并完成小足尺路面結(jié)構(gòu)板的模擬試驗,為優(yōu)選融雪化冰路面結(jié)構(gòu)方案提供依據(jù)；(3)融雪路面升溫模擬和融冰效果試驗。進行小足尺板在不融冰和融冰條件下的升溫模擬試驗,并根據(jù)不同方案的融冰水效果推薦不同環(huán)境溫度下的最佳(小)管網(wǎng)總功率,為工程應(yīng)用提供判斷標準；(4)融雪路面層間力學(xué)分析。推導(dǎo)了符合融雪化冰特殊

4、路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論,完善了四層彈性地基上薄板的理論解,計算并得出了多影響因素與層間應(yīng)力的關(guān)系及應(yīng)力變化規(guī)律；(5)對融雪特殊路面的力學(xué)響應(yīng)進行數(shù)值計算和仿真分析。建立融雪化冰特殊路面結(jié)構(gòu)有限元模型,結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范,從溫度、荷載、耦合三個方面完成計算和分析,以室內(nèi)結(jié)構(gòu)試驗作為衡量依據(jù),得出路面能承受的極限管網(wǎng)加熱溫度、極限荷載、極限管網(wǎng)方案；(6)融雪特殊路面結(jié)構(gòu)方案比選和優(yōu)化。運用灰色理論和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法,對不同方案的路面結(jié)構(gòu)進行決策分析