【正文】 驗(yàn)證，進(jìn)行敏感性分析研究它的影響，多個(gè)熱環(huán)境和路面幾何參數(shù)對預(yù)測溫度的反應(yīng)。 關(guān)鍵詞： 瀝青路面；瀝青混合料；路面；路面彎沉；傳熱；有限差分法；環(huán)境的影響；溫度的影響。 _____________________________________________________________________________ 介紹 路面接觸的熱環(huán)境條件，大大影響了路面的穩(wěn)定性與長期性能。準(zhǔn)確預(yù)測路面溫度的分布情況大大有利于路面工程師的設(shè)計(jì)。具體來說，它可以評估路面彎沉，反算路面模量值，估計(jì)霜凍 作用和滲透以及解凍，計(jì)算新鋪瀝青層的冷卻速度，并評估晝夜和季節(jié)性的加熱和冷卻對路面的影響。詳細(xì)了解溫度分布在瀝青層允許一個(gè)更復(fù)雜的條件下使用瀝青粘合劑且通過價(jià)格不太昂貴的粘合劑。選擇粘結(jié)劑等級可確保瀝青在極端溫度下強(qiáng)度不夠引起危險(xiǎn)。如果瀝青選太軟，那會導(dǎo)致較低的結(jié)構(gòu)能力和強(qiáng)度的高溫車轍。另一方面，如果所選的瀝青太硬，它會在低溫和荷載作用下脆性開裂。高等級與低等級瀝青的成本的差異可能高達(dá) 35%。由于瀝青是最昂貴的組件在混合料，選擇可接受的低等級瀝青會可顯著降低路面的整體成本。此外，可更好地評估在各種路面和密集 的開級配瀝青混合料等影響下路面溫度變化，因此可能有較高的準(zhǔn)確度。更高的標(biāo)準(zhǔn)性能等級的要求下瀝青攤鋪機(jī)包括粘合劑和基礎(chǔ)，和選擇適當(dāng)?shù)恼澈蟿┑那一厥諢岚铻r青要求詳細(xì)了解在路面溫度分布。 目前可通過一些方法預(yù)測的溫度在路面上的梯度變化，包括算法，它是基于概率統(tǒng)計(jì)方法和利用天氣和路面的數(shù)據(jù)收集通過長期路面性能程序下開發(fā)的戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃。然而，這樣的概率統(tǒng)計(jì)方法明顯不足，他們往往不足或過高估計(jì)路面溫度，降低了問題的準(zhǔn)確性和可靠性。更詳細(xì)的方法，利用能量平衡方程來估計(jì)路面表面溫度或數(shù)值模型試圖預(yù)測溫度梯度在瀝 青路面穩(wěn)態(tài)或一維瞬態(tài)方法，不考慮路面的熱歷史和熱相互作用的平行鋪設(shè)瀝青路面不同等級和粘合劑；一方面，正變得越來越重要的越來越大的瀝青段。不確定性與現(xiàn)有的呼叫模型計(jì)算快速和有效的工具，根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件和材料性能能準(zhǔn)確可靠地預(yù)測瀝青路面溫度在不同路面深度和橫向位置。 本文提出了一種使用瞬態(tài)二維有限差分模型的方法來預(yù)測瀝青路面瞬態(tài)溫度在不同深度和水平位置分布。該模型認(rèn)為熱環(huán)境是一個(gè)主要條件。溫度預(yù)測的橫向熱之間的相互作用在不同路面和在垂直和水平方向的變化的模型。該模型的最終目的是給路面工程師提供了一個(gè)有效的計(jì)算 工具，試圖在瀝青路面設(shè)計(jì)中提高預(yù)測更可靠的溫度精度。 背景與文獻(xiàn)綜述 在 60年代和 70 年代，在創(chuàng)業(yè)的 Barber（ 1957）， Southgate（ 1968）； Straub 等人。（ 1968）；Demsey 和 Thompson（ 1970）； Rumney 和 Jimenez（ 1971）； Williamson（ 1971）； Christison 和 Anderson（ 1972）； Williamson（ 1972）；和 Berg（ 1974）開發(fā)了一系列的分析 /統(tǒng)計(jì)和數(shù)值方法評估瀝青路面熱環(huán)境條件下引起的熱效應(yīng)變化。 最近， Thompson 等人（ 1987）在伊利諾斯州制定了一個(gè)氣候數(shù)據(jù)庫。運(yùn)用一維瞬態(tài)，有限差分法（氣候 材料 結(jié)構(gòu)程序）計(jì)算路面溫度傳熱模型和氣候數(shù)據(jù)?；貧w分析為選擇合適的瀝青混凝土模量確立路面溫度和月平均氣溫的關(guān)系。 Hsieh 等人（ 1989）提出了一個(gè)三維數(shù)值建模方法，加上水分?jǐn)U散到路面使用 TMY（典型氣象年）輸入天氣數(shù)據(jù)庫有關(guān)的各種熱環(huán)境數(shù)據(jù)。 Solaimanian 和 Kennedy （ 1993）提出了一個(gè)拋物型方程描述的臨界溫度的極端路面。使用一個(gè)已知的緯度值，預(yù)期的最高表面溫度可以近似。該研 究建議使用最低預(yù)期的空氣溫度最低的預(yù)期路面溫度設(shè)計(jì)。一個(gè)三階多項(xiàng)式方程推預(yù)測路面在不同深度的溫度值。 Baltzer 等（ 1994）提出了 BELLS 方法，是根據(jù)統(tǒng)計(jì) /概率回歸分析使用路面表面溫度和5 天的每日平均溫度測試。該方法最初是基于 Southgate（ 1968）。由 Lukanen等人（ 1998a，b）將 BULLS 方法進(jìn)一步完善和改進(jìn)。 Kim（ 1995）用數(shù)據(jù)庫的方法估算瀝青混凝土中層深度的溫度。該方法是改善瀝青混凝土撓曲溫度修正計(jì)算，歷史條件空氣中的溫度是不需要的，可以更快的計(jì)算。 在 90 年代末， Lukanen 等人（ 1998a,b）提出一個(gè)概率法從瀝青路面溫度基礎(chǔ)上選擇材料。在簡單的分析 7 天的空氣與路面平均最高氣溫之間關(guān)系的基礎(chǔ)上研究開發(fā)了一個(gè)預(yù)測模型。 Mohseni（ 1998）擬議修訂了瀝青粘結(jié)劑性能分級選擇系統(tǒng)，特別是低溫應(yīng)用。本研究中，依據(jù)的數(shù)據(jù)來自路面長期性能 季節(jié)性監(jiān)測計(jì)劃（ LTPPSMP），提出修改模型確定低溫和高溫構(gòu)件性能的粘合劑。 Bosscher等人（ 1998）進(jìn)行了一項(xiàng)研究，使用不同的性能分級瀝青粘合劑來驗(yàn)證的算法（ Kennedy 等人 ,1994）和粘合劑規(guī)格界限。分析的重點(diǎn)是從氣象 數(shù)據(jù)上發(fā)展的一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型估計(jì)路面溫度的高低。 需要注意的是，雖然目前可用的方法與一些修改已經(jīng)取得了不同的成功，在實(shí)踐中使用的路面工程，現(xiàn)有方法的準(zhǔn)確性和可靠性受到質(zhì)疑，既然提出了相關(guān)規(guī)定瀝青混合料性能常數(shù)的值為多少，表面對流條件和太陽輻射情況。具體來說， Bosscher 等人（ 1998）認(rèn)為，統(tǒng)計(jì) /概率模型正確預(yù)測路面設(shè)計(jì)溫度環(huán)境溫度高于 30攝氏度，復(fù)合問題的準(zhǔn)確性和可靠性估計(jì)使用當(dāng)前可用的建議。 方法論 環(huán)境熱能在路面的相互作用 暴露的熱環(huán)境條件直接影響瀝青路面的溫度分布。主要的傳熱方式是入射的 太陽輻射和長波輻射，熱量在路面和天空之間，自由和強(qiáng)迫對流和傳導(dǎo)內(nèi)的路線，如圖 1 所示。 太陽輻射強(qiáng)度（或太陽輻照）是依賴于晝夜周期，緯度，和入射角之間的表面和太陽的光芒。熱量或長波輻射輻射在路面和天空之間傳導(dǎo)。這一機(jī)制通常有一個(gè)冷卻效果，尤其是在夜間。 路面的表面能量平衡要求路面表面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量總和必須等于路面熱量的總和。絕熱的底面可以假定足夠厚的路面規(guī)定路基路面結(jié)構(gòu)層之間不傳熱。同樣，側(cè)表面的路面（路面邊緣）被認(rèn)為是絕熱的足夠大的橫向擴(kuò)張由于空間的溫度變化在垂直方向?qū)⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平變化在路面邊緣 ，和傳熱通過路面邊緣表面可以被忽略。 圖 瀝青表面能量平衡 _______________________________________________________________________________ 有限差分網(wǎng)格 代表性的有限差分網(wǎng)格中使用的模型如圖 2 所示。正方形均勻節(jié)點(diǎn)間距 厘米 厘米方向已被使用。這一節(jié)點(diǎn)間距選取滿足穩(wěn)定性判據(jù)的顯式有限差分方法。在軸方向，域?qū)?yīng)的頂部和底部的鋪裝路面或基地的底層填充材料。鋪 730 厘米橫向擴(kuò)張和 50 厘米的垂直深度被認(rèn)為是造成 292 20 巢室。因此，區(qū)域分為 5840 個(gè)巢室的按每一個(gè)能量平衡方程開發(fā)。 圖 有限差分節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) _______________________________________________________________________________