[发明专利]一种沥青路面就地热再生加热温度场预测方法

说明书

本发明公开了一种沥青路面就地热再生加热温度场预测方法，包括以下步骤：数值仿真模型构建；边界条件设定；模型参数输入；加热温度场仿真；数值仿真数据后处理。本发明的沥青路面就地热再生加热温度场能够综合考虑太阳辐射、空气对流换热、空气辐射换热和加热源辐射换热对沥青路面加热温度场的影响，能够对不同的加热机型号、加热机行走速度、加热机往返次数进行精确仿真，预测方法具有精确高，方便、快捷、低成本等优点，预测结果可靠，能够替代现场复杂的加热方案调试过程，显著降低现场加热方案调试时间与成本。

技术领域

本发明涉及沥青路面就地热再生技术领域，特别是涉及一种沥青路面就地热再生加热温度场预测方法。

背景技术

目前，我国公路建设事业飞速发展，截至2019年末，全国公路总里程达到 501.25万公里，其中高速公路里程达14.96万公里，沥青路面由于其施工机械化程度高、使用性能优良等特点，成为我国高等级公路的主要路面结构形式。然而，随着我国经济的飞速发展，交通荷载迅速增加，超载、超限现象屡见不鲜，车辙已成为目前高速公路的主要病害之一，严重影响沥青路面的行驶舒适性与使用寿命。目前针对我国高等级公路路面车辙主要有以下几种车辙维修方法：微表处填补技术、铣刨加铺技术、铣刨拉毛技术、就地热再生技术、同步碎石封层技术。其中，就地热再生维修车辙技术具有环保、节约投资、交通干扰小、有利于沥青路面层间连结和深层裂纹的愈合等优点，是一种出色的车辙维修技术。就地热再生工程中，无论是再生主机的运行速度，还是铣刨，拌和工艺，都会受到预热效果的影响。因此，加热机的预热效果是影响就地热再生质量的最关键工艺，就目前就地热再生技术的总体应用情况来看，加热效果的不理想是影响施工质量的最大因素。而产生这种现象的一个很重要的原因就是目前的加热方式多是基于主观的盲目判断，却很少对其加热方法及效果进行精确地分析与预测。

随着计算机技术的发展，数值仿真技术应运而生，具有精确高，方便、快捷、低成本等优点，近年来在道路工程的研究领域得到了广泛应用。目前，数值仿真技术在沥青路面就地热再生加热温度场的研究领域中鲜有涉及，如何开发出一整套简单、高效的沥青路面就地热再生加热温度场预测方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决目前沥青路面就地热再生病害维修过程中普遍存在的加热效果不理想的问题，本发明提出了一种沥青路面就地热再生加热温度场预测方法，该方法可快速、准确地预测沥青路面就地热再生加热温度场，能够替代现场复杂的加热方案调试过程，显著降低现场加热方案调试时间与成本。

本发明采用如下技术方案：

一种沥青路面就地热再生加热温度场预测方法，该方法包括以下步骤：

1)数值仿真模型构建：根据实际工程中沥青路面结构组合的各层位的厚度以及路幅宽度，采用数值仿真方法构建沥青路面就地热再生加热温度场数值仿真模型，

2)边界条件设定：在沥青路面就地热再生加热温度场数值仿真模型的基础上，对模型中沥青路面热传导的上表面边界条件及底面边界条件进行设定，

3)模型参数输入：通过试验获取沥青路面结构的各层位材料以及各边界条件的热特性参数，作为计算参数输入到已建立的沥青路面就地热再生加热数值仿真模型中，

4)加热温度场仿真：待上述准备工作完成后，运行已建立的沥青路面就地热再生加热温度场数值仿真模型，根据已设定的加热方式，完成已设定的就地热再生加热过程，并对加热过程中沥青路面各深度范围内的温度变化进行实时监测，

5)数值仿真数据后处理：沥青路面就地热再生加热温度场数值仿真结束后，对仿真过程中的数据进行后处理，得到加热过程中沥青路面各深度范围内的温度分布云图以及沥青路面内部任意一点温度随时间的变化曲线。

进一步的，步骤1)中，所述数值仿真方法包括有限元法、离散元法、边界元法和有限差分法。

进一步的，步骤2)中，所述上表面边界条件包括太阳辐射、空气对流换热、空气辐射换热和加热源辐射换热。