本文關(guān)鍵詞：季凍區(qū)新型路基冷阻層抗凍性及溫度場模擬分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：季凍區(qū)道路凍害是季凍區(qū)道路養(yǎng)護(hù)的重要難題,隨著季節(jié)的變化,道路路基經(jīng)歷凍融循環(huán),其溫度場處于不穩(wěn)定狀態(tài),而溫度的劇烈變化往往會導(dǎo)致路基中水分的遷移和凍結(jié),影響了道路的正常運營和使用。在分析季凍區(qū)道路凍害的凍害機理及防治措施的基礎(chǔ)上,本文提出使用橡膠顆粒改良粉煤灰土+XPS保溫板的組合結(jié)構(gòu)作為道路路基的新型冷阻層,旨在通過冷阻層的設(shè)置阻隔冷量對道路路基的侵蝕,緩解路基內(nèi)水分的凍結(jié)狀況,改善季凍區(qū)道路路基溫度場。本文從冷阻層材料的熱參數(shù)和室外保溫試驗兩個方面來評價冷阻層的抗凍性和保溫效果,并采用ANSYS有限元模擬軟件對溫度場進(jìn)行分析,具體內(nèi)容如下:(1)為了解新型冷阻層中橡膠顆粒改良粉煤灰土的凍結(jié)特性,測定了路基填土材料的凍結(jié)曲線,確定了包括粉質(zhì)黏土和橡膠顆粒改良粉煤灰土的凍結(jié)溫度和未凍水含量的近似表達(dá)函數(shù),并對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析。(2)考慮到路基材料凍融過程中液態(tài)水和固態(tài)水存在的形式,結(jié)合未凍水含量的表達(dá)函數(shù),確定修正了新型路基填土材料和XPS保溫板的正溫度和負(fù)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容等熱參數(shù),并進(jìn)行了材料的抗凍性評價。(3)對新型路基冷阻層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了短期和長期的室外溫度試驗,就粉質(zhì)黏土、XPS板及新型冷阻層結(jié)構(gòu)的各自的保溫效果進(jìn)行了評價和比較。(4)利用ANSYS有限元模擬軟件對短期和長期室外溫度試驗分別進(jìn)行了模擬,并與室外實測試驗的結(jié)果進(jìn)行了比較。在此基礎(chǔ)上,模擬了新型路基冷阻層結(jié)構(gòu)在實際道路的應(yīng)用,并就結(jié)果中顯示的保溫效果進(jìn)行評價。研究表明,橡膠顆粒改良粉煤灰土的凍結(jié)溫度、未凍水含量、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容等熱參數(shù)均不同于粉質(zhì)黏土,從抗凍性和實際保溫效果來看,改良土的性能優(yōu)于粉質(zhì)黏土。室外模型溫度試驗表明橡膠顆粒改良粉煤灰土+XPS的冷阻層的隔溫效果良好,可以有效地減少冷能量對保溫層下方土體的侵入。ANSYS有限元軟件的模擬分析表明,新型路基冷阻層緩解改善了路基的溫度場,起到了保溫隔熱的作用。
【關(guān)鍵詞】：新型路基冷阻層 材料熱參數(shù) 室外保溫試驗 抗凍隔熱效果 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U416.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 常用符號、縮略詞及專業(yè)術(shù)語注釋表14-15
• 第1章 緒論15-25
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 道路凍脹凍害調(diào)查16-17
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 凍土的凍脹研究17-18
• 1.3.2 路基保溫法的應(yīng)用及有限元評價18-20
• 1.3.3 凍結(jié)溫度的測定方法20-22
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容及思路22-25
• 1.4.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.4.2 研究思路23-25
• 第2章 冷阻層抗凍機理及熱學(xué)基礎(chǔ)25-37
• 2.1 保溫隔熱法道路凍害防治機理25-26
• 2.2 冷阻層材料的熱參數(shù)26-31
• 2.2.1 未凍水含量的確定26-27
• 2.2.2 凍結(jié)溫度的測定27-29
• 2.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)的確定29-30
• 2.2.4 比熱容的確定30-31
• 2.3 路基溫度場求解原理31-36
• 2.3.1 溫度分析類型31-32
• 2.3.2 控制方程32-33
• 2.3.3 相變溫度場有限元計算基本方程33-34
• 2.3.4 邊界條件和初始條件34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 冷阻層的熱參數(shù)測定試驗及抗凍性能評價37-49
• 3.1 凍結(jié)溫度測定37-42
• 3.1.1 試驗儀器38-39
• 3.1.2 試驗材料與試件制備39-40
• 3.1.3 試驗過程40-41
• 3.1.4 試驗結(jié)果及分析41-42
• 3.2 未凍結(jié)水含量的確定42-44
• 3.2.1 確定方法原理42-43
• 3.2.2 未凍水確定43
• 3.2.3 結(jié)果分析及評價43-44
• 3.3 導(dǎo)熱系數(shù)的確定44-46
• 3.3.1 導(dǎo)熱系數(shù)的確定方法44-45
• 3.3.2 凍融下的導(dǎo)熱系數(shù)45-46
• 3.3.3 結(jié)果分析及評價46
• 3.4 比熱容的確定46-48
• 3.4.1 比熱容的確定方法46
• 3.4.2 凍結(jié)融化狀態(tài)下的比熱容46-48
• 3.4.3 結(jié)果分析及評價48
• 3.5 冷阻層熱參數(shù)的抗凍性評價48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 新型冷阻層的室外保溫試驗49-59
• 4.1 室外冷阻保溫試驗準(zhǔn)備工作49-50
• 4.1.1 試驗材料49
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集儀器49
• 4.1.3 試驗試件的制備49-50
• 4.2 試驗過程50-52
• 4.3 試驗結(jié)果及分析52-57
• 4.3.1 試驗結(jié)果52-54
• 4.3.2 結(jié)果分析54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第5章 新型冷阻層溫度場有限元分析59-73
• 5.1 室外保溫試驗的有限元模擬59-64
• 5.1.1 有限元模型的建立59-60
• 5.1.2 材料屬性60-63
• 5.1.3 邊界條件及初始條件63-64
• 5.2 室外保溫試驗?zāi)M結(jié)果及分析64-67
• 5.2.1 短期室外試驗的模擬結(jié)果64-65
• 5.2.2 長期室外試驗的模擬結(jié)果65-67
• 5.3 室外保溫試驗和有限元模擬結(jié)果的對比67-68
• 5.4 實際道路有限元溫度場的模擬68-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 不足及展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄 179-81
• 附錄 281-85
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果85-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：268708