溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響教學(xué)文案

1、溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響 1，溫度應(yīng)力 自然界的氣溫變化和日照輻射會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。由于混凝土熱傳導(dǎo)性能差，溫度作用會(huì)使結(jié)構(gòu)表面溫度迅速變化，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度則變化很小，這就導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)各部分處于不同溫度狀態(tài)，由此產(chǎn)生溫度變形。當(dāng)溫度變形被結(jié)構(gòu)內(nèi)外約束阻礙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)變形、開裂甚至破壞。溫度應(yīng)力是一種約束力，其主要特點(diǎn)有：溫度對(duì)剛性路面的影響溫度對(duì)剛性路面的影響2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響溫度應(yīng)力已經(jīng)不再符合簡(jiǎn)單的胡克定律關(guān)系但伯努利的平面變形規(guī)律依然存在，即，溫差應(yīng)力與平面變形后所保留的溫度應(yīng)變及自由應(yīng)變差成反比；溫度荷載沿板厚方向呈非

2、線性分布，故截面上溫度應(yīng)力分布也具有非線性特性；在結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力是瞬時(shí)變化的，具有明顯的時(shí)間性；在結(jié)構(gòu)變形或撓度最大值，應(yīng)該是出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)不同部分的溫度面積矩達(dá)到最大的時(shí)刻。 2，溫度裂縫： （1）溫度裂縫分為淺層裂縫和深層裂縫。結(jié)構(gòu)在溫度作用下首先出現(xiàn)淺層裂縫，縫寬0.010.02mm,，淺層裂縫對(duì)溫度應(yīng)力的的影響程度很小。當(dāng)車輛荷載與溫度荷載共同作用或溫度荷載很大時(shí)，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)被破壞，淺層裂縫發(fā)展成深層裂縫。深層裂縫的出現(xiàn)會(huì)使溫度應(yīng)力發(fā)生很大的松弛，但一般來(lái)說(shuō)第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)的松弛程度要比后續(xù)裂縫出現(xiàn)時(shí)松弛程度大很多。 （2）結(jié)構(gòu)在溫度變化反復(fù)作用時(shí)，將出現(xiàn)新的溫度裂縫，原有裂縫

3、將進(jìn)一步開展或閉合。 （3）溫度配筋對(duì)分散溫度裂縫、減小裂縫開展寬度有較明顯的作用。2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響1，氣溫引起路面裂縫，氣溫引起路面裂縫 若道路所在當(dāng)?shù)貧鉁貢円箿夭畲?，就?huì)使路面長(zhǎng)期經(jīng)受反復(fù)的膨脹和收縮，使物質(zhì)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。隨著氣溫的降低，瀝青的瀝青的黏滯度增高，強(qiáng)度增大，變形能力降低，此時(shí)易出現(xiàn)脆性脆性破壞破壞。氣溫下降，特別是急驟降溫時(shí)，瀝青層受基層的約束而不能迅速收縮就會(huì)生產(chǎn)很大的溫度應(yīng)力，若累計(jì)溫度應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)路面便會(huì)開裂。 溫度對(duì)瀝青路面的影響溫度對(duì)瀝青路面的影響2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響 若道路所在當(dāng)?shù)貧鉁貢円箿夭畲?，就?huì)使路面長(zhǎng)期經(jīng)受反

4、復(fù)的膨脹和收縮，使物質(zhì)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。隨著氣溫的降低，瀝青的瀝青的黏滯度增高，強(qiáng)度增大，變形能力降低，此時(shí)易出現(xiàn)脆性破壞脆性破壞。氣溫下降，特別是急驟降溫時(shí)，瀝青層受基層的約束而不能迅速收縮就會(huì)生產(chǎn)很大的溫度應(yīng)力，若累計(jì)溫度應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)路面便會(huì)開裂。 2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響 在高溫條件或荷載作用下，瀝青路面會(huì)產(chǎn)生變形，其中不能恢復(fù)的部分形成車轍病害。如果得不到及時(shí)、恰當(dāng)?shù)木S修，路面車轍病害將加劇路況的惡化，直接威脅行車安全，也會(huì)大大縮短瀝青路面使用壽命。 2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響 如果路面的基層為半剛性基層，由于其自身剛度大，抗變形能力較差，在溫度驟然下降時(shí)

5、會(huì)產(chǎn)生收縮變形，而其下臥層（土基或底基層）與該層之間的摩阻作用抑制了其收縮，從而在該層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)基層就會(huì)產(chǎn)生裂縫。半剛性基層開裂以后，在瀝青面層與半剛性基層間的裂縫處會(huì)形成一個(gè)“薄弱點(diǎn)”，該點(diǎn)在荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力的共同作用下會(huì)使瀝青面層底面產(chǎn)生應(yīng)力集中。如果瀝青面層較薄，則會(huì)引起開裂，隨之在行車和大氣因素的反復(fù)作用下，裂縫逐漸向上擴(kuò)展。直至瀝青層表面。這種裂縫稱為反射裂縫反射裂縫，它一般為橫向裂縫。2.1溫度對(duì)道路結(jié)構(gòu)的影響2，瀝青混合料的高溫流變，瀝青混合料的高溫流變高溫失穩(wěn)高溫失穩(wěn) 黑褐色的瀝青混合料具有較強(qiáng)的吸熱能力，而整個(gè)路面又構(gòu)成了一個(gè)巨大的溫度場(chǎng)，到達(dá)

6、路面的太陽(yáng)輻射一部分被路面反射掉，余下的部分被路面吸收而提高溫度。路面表面發(fā)出長(zhǎng)波輻射又吸收大氣長(zhǎng)波輻射，構(gòu)成路面的有效溫度。 由于熱量的大量聚集、積蓄，使得路面溫度不斷升高。由于熱量難以從瀝青路面中散出，使瀝青路面長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，在外部荷載的作用下就很容易產(chǎn)生流動(dòng)變形，導(dǎo)致路面產(chǎn)生塑性變形，粗骨料重新排列，容易產(chǎn)生泛油、擁包和車轍現(xiàn)象。瀝青混凝土的強(qiáng)度、模量等也隨著溫度的升高而降低 。 瀝青路面的高溫穩(wěn)定性受溫度的影響很大，在20以下的中低溫狀態(tài)下，瀝青路面處于硬塑狀態(tài)，溫度變化對(duì)混合料的高溫穩(wěn)定性幾乎沒(méi)有什么影響，溫度提高,瀝青混合料的模量降低,抗車轍能力迅速減弱。在4060范圍內(nèi)，瀝

7、青混合料在溫度上升5時(shí)，其變形量增加近2倍。隨著溫度的升高，瀝青的黏滯度降低，瀝青混合料的黏聚力也隨之降低?？梢?，環(huán)境溫度是影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性最大的因素。2.2道路溫度場(chǎng)研究道路溫度場(chǎng)研究 國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者對(duì)溫度場(chǎng)的研究，歸納起來(lái)主要有兩種：一種是理論分析法，他的原理是根據(jù)氣象學(xué)和傳熱學(xué)采用數(shù)值分析方法或解析的方法來(lái)建立路面溫度場(chǎng)預(yù)估模型；另一種是數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，他是利用實(shí)測(cè)的路面溫度數(shù)據(jù)及氣象資料采用統(tǒng)計(jì)回歸的方法建立路面溫度場(chǎng)的預(yù)估模型。（1）barber溫度場(chǎng)計(jì)算模型溫度場(chǎng)計(jì)算模型 對(duì)于溫度場(chǎng)預(yù)估模型，最早是由barber在1957年提出的，其預(yù)估模型較為復(fù)雜，涵蓋路面材料的熱物理參數(shù)

8、及溫度、太陽(yáng)輻射的氣象參數(shù)，可用于一天內(nèi)各時(shí)刻道路結(jié)構(gòu)不同深度溫度場(chǎng)的計(jì)算，適用性較強(qiáng)。其預(yù)估模型為2.2道路溫度場(chǎng)研究道路溫度場(chǎng)研究2.2道路溫度場(chǎng)研究道路溫度場(chǎng)研究秋山正敬路表溫度預(yù)估模型秋山正敬得出路表溫度Ts與Ta在晴天、陰天為曲線關(guān)系，雨天為直線關(guān)系，模型為2.2道路溫度場(chǎng)研究道路溫度場(chǎng)研究2.3溫度荷載的計(jì)算方法溫度荷載的計(jì)算方法 混凝土結(jié)構(gòu)溫度荷載的計(jì)算方法一般有以下3種， （1）按Fourier的熱傳導(dǎo)方程求解， （2）按近似數(shù)值求解， （3）按半理論半經(jīng)驗(yàn)公式求解。（1）按）按Fourier的熱傳導(dǎo)方程求解的熱傳導(dǎo)方程求解 對(duì)于各項(xiàng)為均質(zhì)的固體，根據(jù)Fourier的熱傳導(dǎo)理論，可得下列三維不穩(wěn)定導(dǎo)熱方程（無(wú)內(nèi)熱源時(shí)）： 根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析表明，混凝土結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度方向溫度變化不大，可以忽略為平面溫度場(chǎng)：在建立熱傳導(dǎo)方程之后，為了確定所需要的溫度場(chǎng)，還必須指導(dǎo)初始條件和邊界條件，通過(guò)初始條件和邊界條件求解溫度場(chǎng)。2.3溫度荷載的計(jì)算方法溫度荷載的計(jì)算方法（2）近似數(shù)值分析 近似數(shù)值分析主要包括有限差分法和有限單元法兩種。由于有限單元法吸收了差分離散處理的優(yōu)點(diǎn)，概念清晰，易于編制電算程序，因此逐漸開