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道路基础设施环境作用量化及模拟方法
| 论文题名： | 道路基础设施环境作用量化及模拟方法 |
| 关键词： | 沥青路面;瞬态温度场;环境作用;数值仿真 |
| 摘要： | 直接处于自然环境中道路基础设施结构，除了承受各种车辆荷载外，还经受着持续不断变化的各种环境因素的综合作用，如极端高低温、湿度、冻融循环作用等；同时考虑到我国地域十分辽阔，各地域地形极其复杂，导致不同地区之间的气候差异十分显著，因此引起结构损伤的主要环境作用不同，为此不同学者对环境作用展开研究，但通常采取的是定性方法。为此本文基于国家气象数据共享网的气候数据资料，展开环境作用的量化研究，建立相应的环境作用量化模型，并分析温度、湿度的时空变化趋势，以更加全面的认识环境作用变化规律。同时为准确、快速地预测真实环境下的沥青路面结构内部的温度变化，本文基于已建立的环境作用模型开展了路面瞬态温度场的数值仿真研究。主要工作以及研究成果如下： （1）基于国家气象数据共享网的环境气温和相对湿度数据资料，对大连、哈尔滨以及长春地区历年夏季和冬季的月平均温度、日温差、逐日最低/最高气温和环境相对湿度等数据的概率分布特征进行分析，从而提出编制极端月份的逐日平均气温、逐日最高气温、逐日最低气温及逐日温差的温度作用以及相对湿度概率作用模型的方法，并绘制出全国气温分布图和全国年平均相对湿度分布图。 （2）同时基于气象数据共享网的0cm处地表气温数据资料，以大连地区为例，通过分析冻融循环破坏机理以及其影响因素，建立冻融循环作用程度量化指标，提出冻融循环发生的条件，并提出编制以冻结温度、降温速率为统计对象的冻融循环量化谱的方法，并绘制出全国负温天数分布图。 （3）基于CFD流体传热计算理论及经典传热学中定义的热边界条件，采用有限体积法控制方程离散、连续变温的热传导边界、恒温底层边界、ASHRAE太阳辐射模型、幂律梯度风速模型以及混合多相热物理理论计算材料热参数，建立起沥青路面瞬态温度场预估模型；将数值仿真得到的计算结果和北京足尺环道路面温度场的实测数据对比，证明该模型具有很高的预测精度和可信度；在此基础上设定四种不同风速工况和三类沥青路面表面辐射吸收率工况进行参数研究，以得到不同风速和材料辐射吸收率对路面温度场的影响。 |
| 作者： | 叶雷雨 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 欧阳剑 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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