【摘 要】
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随着智能铺装路面技术的发展,含发热电缆沥青路面由于具有能源清洁与加热效果佳的优点,已经广泛的用于道路融冰雪,而层间失稳是其最典型的一种破坏类型,含发热电缆沥青路面由于具有温度加热特征,温度对层间稳定性的影响直接影响其服役寿命。本文针对含发热电缆沥青路面的层间温度稳定性展开研究,主要包括以下几点:(1)基于在中国辽宁省,修建了一条电加热路面试验路的建设经验,设计了含发热电缆沥青路面复合结构(30cm
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随着智能铺装路面技术的发展,含发热电缆沥青路面由于具有能源清洁与加热效果佳的优点,已经广泛的用于道路融冰雪,而层间失稳是其最典型的一种破坏类型,含发热电缆沥青路面由于具有温度加热特征,温度对层间稳定性的影响直接影响其服役寿命。本文针对含发热电缆沥青路面的层间温度稳定性展开研究,主要包括以下几点:(1)基于在中国辽宁省,修建了一条电加热路面试验路的建设经验,设计了含发热电缆沥青路面复合结构(30cm×30cm×10cm),结构主要由三部分构成,沥青上面层和沥青下面层以及层间铺设的加热电缆,并根据AC-13沥青混合料以及四种发热电缆成型四种不同的含发热电缆电缆沥青路面结构(AMS)。(2)通过一系列AMS在瞬态温度作用下的的直接剪切试验,研究了温度作用下的应力-位移曲线的变化,分析了层间温度、环境温度及电缆类型(层间面积占比)对剪切强度的影响。(3)基于热力耦合的损伤基本理论,建立了AMS三维有限元几何模型,并基于含发热电缆沥青路面的剪切试验数据确定了层间内聚力参数,同时,根据相关规范以及试验获取了沥青混合料的模拟参数及热学参数,并根据实际试验环境与工况进行合理的假设后,进行数值模拟试验。(4)根据实际工况,进行了一系列的升温试验研究,得到了含发热电缆沥青路面的层间升温规律、上表面升温规律。同时,为了验证传热模型的可靠性,采用层间温度升温规律试验结果与模型计算结果对比研究验证。(5)在热力耦合模型中损伤破坏计算方面采用模拟与试验得到的剪切强度对比研究验证,验证热力耦合损伤模型的正确性以及进一步分析温度对层间温度稳定性的影响。研究结果表明:热力耦合损伤有限元模型可以很好的描述含发热电缆沥青路面层间温度稳定性的破坏。在层间温度稳定性方面,四种沥青混合料耦合电缆试件的剪切强度受温度变化影响规律一致,随着环境温度的降低,剪切强度下降,随着层间温度的升高,剪切强度也下降。通过模拟计算结果和试验结果可知,层间界面的破坏首先在接触面3上产生的,因此,为了提高层间温度稳定性,首先应该加强接触面3的粘结强度。
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