温度对道路结构的影响课件

环境因素对道路结构的

影响探究路基路面材料的强度和刚度随其温度和湿度的变化而变化。路基路面材料的体积也随路基路面结构内温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩，当这种胀缩受到约束时便产生温度应力和湿度应力，进而对道路结构破坏性作用。影响路面结构内温度状况的主要分为以下两种因素：外部条件：主要是气候条件，如太阳辐射、气温、风速、降水量和蒸发量等。其中主要是太阳辐射和气温。内部因素：路面各结构层材料的热物理特性参数，如热传导率、热容量和对辐射热的吸收能力等。2.1温度对道路结构的影响1，温度应力自然界的气温变化和日照辐射会对混凝土结构产生很大的影响。由于混凝土热传导性能差，温度作用会使结构表面温度迅速变化，而结构内部的温度则变化很小，这就导致混凝土结构各部分处于不同温度状态，由此产生温度变形。当温度变形被结构内外约束阻碍时，会产生很大的温度应力，引起结构变形、开裂甚至破坏。温度应力是一种约束力，其主要特点有：温度对刚性路面的影响2，温度裂缝：（1）温度裂缝分为浅层裂缝和深层裂缝。结构在温度作用下首先出现浅层裂缝，缝宽0.01~0.02mm,，浅层裂缝对温度应力的的影响程度很小。当车辆荷载与温度荷载共同作用或温度荷载很大时，钢筋与混凝土之间的粘结被破坏，浅层裂缝发展成深层裂缝。深层裂缝的出现会使温度应力发生很大的松弛，但一般来说第一条裂缝出现时的松弛程度要比后续裂缝出现时松弛程度大很多。（2）结构在温度变化反复作用时，将出现新的温度裂缝，原有裂缝将进一步开展或闭合。（3）温度配筋对分散温度裂缝、减小裂缝开展宽度有较明显的作用。2.1温度对道路结构的影响1，气温引起路面裂缝

若道路所在当地气温昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结构发生变化。随着气温的降低，沥青的黏滞度增高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性破坏。气温下降，特别是急骤降温时，沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面便会开裂。温度对沥青路面的影响2.1温度对道路结构的影响若道路所在当地气温昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结构发生变化。随着气温的降低，沥青的黏滞度增高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性破坏。气温下降，特别是急骤降温时，沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面便会开裂。2.1温度对道路结构的影响在高温条件或荷载作用下，沥青路面会产生变形，其中不能恢复的部分形成车辙病害。如果得不到及时、恰当的维修，路面车辙病害将加剧路况的恶化，直接威胁行车安全，也会大大缩短沥青路面使用寿命。2.1温度对道路结构的影响2，沥青混合料的高温流变—高温失稳

黑褐色的沥青混合料具有较强的吸热能力，而整个路面又构成了一个巨大的温度场，到达路面的太阳辐射一部分被路面反射掉，余下的部分被路面吸收而提高温度。路面表面发出长波辐射又吸收大气长波辐射，构成路面的有效温度。沥青路面的高温稳定性受温度的影响很大，在20℃以下的中低温状态下，沥青路面处于硬塑状态，温度变化对混合料的高温稳定性几乎没有什么影响，温度提高,沥青混合料的模量降低,抗车辙能力迅速减弱。在40~60℃范围内，沥青混合料在温度上升5℃时，其变形量增加近2倍。随着温度的升高，沥青的黏滞度降低，沥青混合料的黏聚力也随之降低。可见，环境温度是影响沥青混合料高温稳定性最大的因素。（1）barber温度场计算模型对于温度场预估模型，最早是由barber在1957年提出的，其预估模型较为复杂，涵盖路面材料的热物理参数及温度、太阳辐射的气象参数，可用于一天内各时刻道路结构不同深度温度场的计算，适用性较强。其预估模型为2.2道路温度场研究2.2道路温度场研究秋山正敬路表温度预估模型秋山正敬得出路表温度Ts与Ta在晴天、阴天为曲线关系，雨天为直线关系，模型为2.2道路温度场研究2.3温度荷载的计算方法

混凝土结构温度荷载的计算方法一般有以下3种，（1）按Fourier的热传导方程求解，（2）按近似数值求解，（3）按半理论半经验公式求解。（1）按Fourier的热传导方程求解对于各项为均质的固体，根据Fourier的热传导理论，可得下列三维不稳定导热方程（无内热源时）：2.3温度荷载的计算方法（2）近似数值分析近似数值分析主要包括有限差分法和有限单元法两种。由于有限单