采用电加热融冰雪路面、桥面,相比于其他的融冰雪方式具有融冰雪效率高、能源可靠、简单便利等优势,应用前景良好。近些年来,以欧美及日本为首的多国学者对路面、桥面融雪化冰传热模型、数值模拟计算都进行了大量研究,并对相关试验示范工程也进行了铺筑和一定程度的应用,但对于加热融冰雪产生的温度损伤研究的极少,此类研究的不足势必导致路面破坏形式增多,极易出现道路早期病害,缩短路面使用寿命,对交通行为的正常运行带来极大的挑战。本课题的研究结合实体工程的具体情况,针对融冰雪道路、桥面结构的不同,分别建立有限元模型,分析多因素影响行为和规律,并对其结构进行优化设计,力求达到融冰雪效果和结构损伤的最优。主要工作如下:(1)分析了融冰雪路面、桥面的工作机理,将融冰雪路面、桥面的工作过程分为两个阶段:传热分析和损伤计算。同时分析传热学的基本理论及混凝土本构关系的推导过程,并以此为基础得到了融冰雪路面、桥面热力耦合损伤有限元模型的建立方法。(2)建立了融冰雪路面热力耦合损伤有限元模型。对比分析了得出温度荷载是导致融冰雪路面损伤的主要因素。分析了融冰雪路面结构和外部条件的五个因素对于损伤的影响,提出了融冰雪路面损伤与五个因素的关系式,并通过升温对关系式进行简化,得到了升温与损伤的关系式及累积损伤预估模型。(3)在室内成型融冰雪路面小足尺板,并分析了小足尺板的热力学性能。融冰雪路面表面温度分布呈现“此起彼伏”的波浪。融冰雪路面应变与测试点距发热电管的距离相关,且随测试点距发热电管距离的增大而减小,其最大值出现在与发热电管接触处,但与发热电管埋置深度无关。(4)建立了融冰雪桥面热力耦合损伤有限元模型。分析导热层厚度和电缆间距对融冰雪桥面的影响。并提出了一种基于表面温度和损伤的融冰雪桥面结构优化方法。优化结果为:导热层最佳厚度为0.5cm,发热电缆最佳间距为6cm。(5)依托阜阳至新蔡高速公路安徽段桥梁实体工程,铺筑完成融冰雪桥面。融冰雪桥面表面温度随加热时间的增大而增大,其升温过程主要包括三个阶段:中间低,四周高;均匀分布;中心高,四周低。融冰雪桥面应变随加热时间的增大而增大,并且靠近中心的应变最大。