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山区高速公路(特别是高海拔地区)的沥青路面在冬季极易形成凝冰,凝冰一旦发生会使路面抗滑能力大幅度降低,从而严重降低道路的行车安全,同时也对路网通行能力、道路运输管理、社会稳定与经济发展造成严重的影响。 如何解决冬季路面凝冰是我国普遍存在的问题。路面凝冰是一个需要认真分析与研究的重大课题,是关系到道路交通安全的重大问题之一。 概括起来,本文主要研究工作如下: 1)本文详细分析了各类抗凝冰技术的基本原理以及优缺点,分析了抗凝冰技术的现状,提出了抗凝冰技术的发展方向,为选择较优抗凝冰技术和接下来研究人员的研究方向提供了参考。 2)凝冰即水的形态发生变化,由水变成冰,那么预测凝冰的状态变化可以高效率的破除凝冰。因此,利用传热学和气象学的基本原理,建立物理模型和数学模型,对路面凝融冰的基本传热过程进行分析,提出路面凝冰、融冰过程沥青路面的基本传热过程控制方程,为进一步的模拟计算分析奠定基础,为改善凝冰道路的路面安全性奠定一定的理论基础。 3)基于前文中的热力学基础,利用ABAQUS有限元软件,选用目前最典型的沥青路面结构,进行凝冰状况下沥青路面的温度场模拟分析。对凝冰沥青路面的温度场进行瞬态动态分析,从而预测路面结构的温度场(重点为低温时)的分布特征,分析凝冰路面温度场的变化规律。 4)模拟路面凝冰状态,针对常见沥青路面,利用摆式仪、高低温试验箱等设备对其进行了在干燥状态、水环境(潮湿、积水、结冰、碎冰、冰水混合状态)以及温度影响下的室内摩擦试验研究。通过试验数据的分析与讨论,揭示了常见路面摩擦性能受温度、广义水环境的影响规律。其结论有助于以提高路面抗滑性能为目标的路面结构设计、管理、养护等研究与工程实践。