路面设计原理与方法 图3-176月沥青路面不同深度处温度梯度的日变化过程 上面的计算结果表明:温度速率在路表面达到最大值,晴天时一般在上午9-10时温度 上升速度最快,在下午16-17时温度下降最快,随着深度增加,温度速率逐渐减小,在基层 和底基层中部,温度速率已很小,这一情况也从一个侧面说明了导致沥青路面开裂的主要原 因是沥青面层本身的温缩,此外,路面升温速率明显大于路面降温速率 十一.温度梯度 由于同一时刻不同深处路面温度存在温度差,因此,沥青路面就存在沿深度变化的温度 梯度,一般当上面的温度大于下面的温度时,称为正温度梯度,反之称为负温度梯度,由于 白天路表最高温度与其下某一深处的温度差远大于夜间路表最低温度与其下同一深处的温 度差,因此,最大正温度梯度一般比最大负温度梯度的绝对值大,因此,正温度梯度是刚性 路面设计的主要温度依据 显然,路面结构的温度应力不仅与温度速率有关,还与沿深度变化的温度梯度有关,与 板块结构的水泥混凝土路面不同,沥青路面中所关心的并非是在某温度梯度下水泥混凝土板 产生的翘曲应力,而是由此产生的温度拉应力及在此应力下路面是否开裂和开裂的规律。 计算表明,路表温度梯度的波幅最大,最大正温度梯度在上午11点左右达到,最大负 温度梯度在下午5点左右达到,随着深度増加,温度梯度的波幅越来越小,在沥青面层底部 温度梯度的波幅约为1℃/cm,基层和底基层中部温度梯度的波幅不足0.5。一日中,白天最 大正温度梯度远比夜间最大负温度梯度大,夏季最大正温度梯度远比冬季最大正温度梯度 大,冬季最大负温度梯度远比夏季最大负温度梯度大 十二.水泥混凝土路面温度梯度值 水泥混凝土路面的温度状况是温度应力计算的基础,我国原有的水泥混凝土路面设计规 范,采用威士特卡德理论计算温度应力,并取设计温度梯度为0.67℃/cm。此值是三十年代 在美国阿林顿实测的结果,五十年代曾被苏联引用,后又传入我国。六十年代,德国J艾 森曼、G.惠耳教授实验硏究了水泥混凝土路面的温度状况,提岀德国设计温度梯度为0.9℃ /cm苏联戈雷茨基硏究了苏联各气候区的水泥混凝土路面温度状况,认为设计温度梯度应按 各气候区取不同值,苏联各气候区实测最大温度梯度在0.24-0.72℃/cm之间。我国各地区 气候情况有显著差别,全国一律取用设计温度梯度为0.67℃/cm,显然是不合理的。 美国和德国的设计温度梯度是根据个别地区、个别年份的实测最大温度梯度值适当提高 或降低而定出的。这种做法带有一定的偶然性。戈雷茨基对苏联的各气候区进行了多年的混 凝土路面温度状况实测工作,比较全面地总结出了水泥混凝土路面温度状况变化的一般规 律,他提出了水泥混凝土路面状况的理论公式主要是针对苏联地理条件的。他曾提出应按地 基、基层和混凝土面材料的不同热性能建立层状热传导模型,但在理论上未对此作进一步研 究 采用理论方法分析路面温度状况的还有巴伯(F.S. Barber)、佩托里叶斯(P.C. Pretorius 和克里斯蒂森(J.T. Christison)等,其中佩托里叶斯和克里斯蒂森,分别采用有限元法和有 第26页路面设计原理与方法 第26页 图 3-17 6 月沥青路面不同深度处温度梯度的日变化过程 上面的计算结果表明：温度速率在路表面达到最大值，晴天时一般在上午 9-10 时温度 上升速度最快，在下午 16-17 时温度下降最快，随着深度增加，温度速率逐渐减小，在基层 和底基层中部，温度速率已很小，这一情况也从一个侧面说明了导致沥青路面开裂的主要原 因是沥青面层本身的温缩，此外，路面升温速率明显大于路面降温速率。 十一．温度梯度 由于同一时刻不同深处路面温度存在温度差，因此，沥青路面就存在沿深度变化的温度 梯度，一般当上面的温度大于下面的温度时，称为正温度梯度，反之称为负温度梯度，由于 白天路表最高温度与其下某一深处的温度差远大于夜间路表最低温度与其下同一深处的温 度差，因此，最大正温度梯度一般比最大负温度梯度的绝对值大，因此，正温度梯度是刚性 路面设计的主要温度依据。 显然，路面结构的温度应力不仅与温度速率有关，还与沿深度变化的温度梯度有关，与 板块结构的水泥混凝土路面不同，沥青路面中所关心的并非是在某温度梯度下水泥混凝土板 产生的翘曲应力，而是由此产生的温度拉应力及在此应力下路面是否开裂和开裂的规律。 计算表明，路表温度梯度的波幅最大，最大正温度梯度在上午 11 点左右达到，最大负 温度梯度在下午 5 点左右达到，随着深度增加，温度梯度的波幅越来越小，在沥青面层底部 温度梯度的波幅约为 1℃/cm，基层和底基层中部温度梯度的波幅不足 0.5。一日中，白天最 大正温度梯度远比夜间最大负温度梯度大，夏季最大正温度梯度远比冬季最大正温度梯度 大，冬季最大负温度梯度远比夏季最大负温度梯度大。 十二． 水泥混凝土路面温度梯度值 水泥混凝土路面的温度状况是温度应力计算的基础，我国原有的水泥混凝土路面设计规 范，采用威士特卡德理论计算温度应力，并取设计温度梯度为 0.67℃/cm。此值是三十年代 在美国阿林顿实测的结果，五十年代曾被苏联引用，后又传入我国。六十年代，德国 J.艾 森曼、G.惠耳教授实验研究了水泥混凝土路面的温度状况，提出德国设计温度梯度为 0.9℃ /cm 苏联戈雷茨基研究了苏联各气候区的水泥混凝土路面温度状况，认为设计温度梯度应按 各气候区取不同值，苏联各气候区实测最大温度梯度在 0.24-0.72℃/cm 之间。我国各地区 气候情况有显著差别，全国一律取用设计温度梯度为 0.67℃/cm，显然是不合理的。 美国和德国的设计温度梯度是根据个别地区、个别年份的实测最大温度梯度值适当提高 或降低而定出的。这种做法带有一定的偶然性。戈雷茨基对苏联的各气候区进行了多年的混 凝土路面温度状况实测工作，比较全面地总结出了水泥混凝土路面温度状况变化的一般规 律，他提出了水泥混凝土路面状况的理论公式主要是针对苏联地理条件的。他曾提出应按地 基、基层和混凝土面材料的不同热性能建立层状热传导模型，但在理论上未对此作进一步研 究。 采用理论方法分析路面温度状况的还有巴伯(F.S.Barber)、佩托里叶斯(P.C.Pretorium) 和克里斯蒂森(J.T.Christison)等，其中佩托里叶斯和克里斯蒂森，分别采用有限元法和有