CN112329095A - 一种基于气温资料的沥青路面等效车辙温度确定方法 - Google Patents

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林有贵
刘琳
石菊创
易强
马进
卢军源
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Abstract

本发明涉及一种基于地方气温资料的沥青路面等效车辙温度的确定方法。采用地方气象台记录的气温资料，确定区域车辙等效温度，可用于现行《公路沥青路面设计规范JTG D‑50‑2017》中估算沥青路面车辙深度，可视为现行设计规范的必要补充。

Description

一种基于气温资料的沥青路面等效车辙温度确定方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于地方气温资料的沥青路面等效车辙温度的确定方法。
背景技术
车辙是沥青路面主要病害之一，如果不及时处理将影响行车安全，现行国家规范，即《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》要求对于大于15mm的车辙属于深度车辙，一般需要进行铣刨加铺处理，小于15mm的也需要加铺微表处等进行处理，车辙维修将耗费大量的养护经费，给国家带来经济上的损失，因此车辙的防治是沥青路面质量控制的关键。良好的沥青混合料配合比是可以显著的提升沥青路面的抗车辙性能。
目前我国现行《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》修编时在全国一些城市布设专用气象站，连续记录气温和太阳能辐射强度，通过分析提出各地的车辙等效温度。但是，由于布设的专用气象站较少，现行《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》只给出少数城市的等效车辙温度，例如广西仅给出南宁、桂林等2个城市的车辙等效温度，显然偏少。广西区域面积达23.67万平方公里，纬度范围为北纬N21.47～北纬N26.03°，北回归线从中部穿过，因此广西气温具有显著区域特点。例如右江盆地与南宁纬度基本相同，距离南宁约100-220km，但气温和高温持续时间明显高于南宁市；再如，钦州北海等沿海地区，距离南宁仅70-100公里左右，但气温差异显著。广西沥青路面设计时按现行《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》估算车辙深度，中部和南部地区一般采用南宁市的车辙等效温度26.3℃，这样必然会低估这些地区的车辙深度，偏于不安全。
沥青路面结构温度主要取决于气温和太阳辐射能，但一般气象站，例如市级和县级气象站，只记录气温变化过程，而无太阳辐射能记录。通过2年时间每天观测记录南宁市气温、路面表面温度，与南宁市气象资料比对分析，发现广西的气温特点是：气温高时路表温度高，表明气温高时太阳辐射强；气温低时路表温度低，表明气温低时太阳辐射能弱。主要原因是气温高时天空一般晴朗无云，太阳辐射强；气温低时一般天空多云或下雨，太阳辐射能到达地面少，辐射能弱。由此可认为气温与太阳辐射能同步升高或降低，因此沥青路面温度基本由气温一个变量确定。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种基于地方气象台记录的气温来确定沥青路面车辙等效温度的方法，该方法设计出来的车辙等效温度可用于验算沥青路面永久变形，即按“规范”计算车辙深度，可视为现行设计规范的必要补充。
本发明的技术方案：
(1)计算时温车辙因子
定义
Figure BDA0002600823820000021
为时温车辙因子：
Figure BDA0002600823820000022
式中，Tair为气温，℃；Δt为气温Tair(≧28℃)的持续时间，h；
(2)统计计算时温车辙因子
通过《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》收集基准气象台和其它地方气象台的气温资料，气温大于28℃时按步骤(1)中的公式计算时温车辙因子，其中Δt为气象资料记录的间隔时间，统计计算时温车辙因子的平均值、标准差，考虑95％可靠度计算代表时温车辙因子；
一般采用至少3年以上的温度数据，气温至少3小时记录一次，每天记录8次；
(3)计算车辙等效温度
A市和X市的时温车辙因子代表值、车辙等效温度分别为
Figure BDA0002600823820000031
Tξ(A)和
Figure BDA0002600823820000032
Tξ(X)，按下式计算X市的等效车辙温度：
Figure BDA0002600823820000033
本发明的有益效果：
本申请人研究了等效温度新的计算方法，采用6年气象资料应用本发明方法计算了广西区域沥青路面车辙等效温度，经过检测分析南宁市、与南宁市邻近的钦州、左江盆地，同时完工通车、相同路面结构高速公路沥青路面车辙情况，等效车辙温度状况及路面车辙状况较吻合。
具体实施方式
实施例1：
提供一种基于地方气象台记录的气温来确定沥青路面车辙等效温度的方法，包括以下步骤：
(1)计算时温车辙因子
定义
Figure BDA0002600823820000034
为时温车辙因子为：
Figure BDA0002600823820000035
式中，Tair为气温，℃；Δt为气温Tair(≧28℃)的持续时间，h。一般采用至少3年的温度数据，气温至少每3小时记录一次。
(2)收集气象台的几年气温资料，气温大于28℃时按式(1)计算时温车辙因子，其中Δt为气象资料记录的间隔时间，统计计算时温车辙因子的平均值、标准差，考虑95％可靠度计算代表时温车辙因子。
(3)计算车辙等效温度
假定南宁市和X市的时温车辙因子、车辙等效温度分别为
Figure BDA0002600823820000041
Tξ(Nanning)和
Figure BDA0002600823820000042
Tξ(x-city)：
Figure BDA0002600823820000043
现行规范南宁的车辙等效温度为26.3℃，根据式(2)计算其他城市的车辙等效温度，即：
Figure BDA0002600823820000044
通过收集了广西南宁市、钦州市、北海市、百色市和崇左市等5个城市2013年-2018年的气象资料，该资料每隔3个小时记录一次气温，分别于每日的2:00、5:00、8:00、11:00、14:00、17:00、20:00、23:00记录，每日记录8个。由于每隔3小时记录一个温度，即Δt＝3,对于每个大于28℃的气温Tair，i，时温车辙因子为
Figure BDA0002600823820000045
假设某日某个时刻i的气温为35℃，该气温大于28℃，则产生的时温车辙因子
Figure BDA0002600823820000046
表1是南宁市、钦州市2018年8月26日气温记录。按此方法计算的2013年-2018年共6年的时温车辙因子，统计计算平均值、标准差，一并列于表2。考虑95％的可靠度，则时温车辙因子的代表值＝平均值+1.645*标准差，也列于表2。根据式(3)计算某个城市的等效车辙温度，以钦州市为例，钦州的时温车辙因子的代表值为38150264；以南宁市为基准，“规范”给出南宁市的等效车辙温度为26.3℃，由表2得南宁市的时温车辙因子的代表值为26840303，则钦州市的等效车辙温度为：
Figure BDA0002600823820000051
表1 两个城市典型气温记录表(2018年8月26日)
Figure BDA0002600823820000052
表2 2013年-2018年共6年时温车辙因子
Figure BDA0002600823820000053
和计算的等效车辙温度Tξ
Figure BDA0002600823820000054
需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于气温资料的沥青路面车辙等效温度的确定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)计算时温车辙因子
定义
Figure FDA0002600823810000011
为时温车辙因子：
Figure FDA0002600823810000012
式中，Tair为气温，℃；Δt为气温Tair(≧28℃)的持续时间，h；
(2)统计计算时温车辙因子
通过《公路沥青路面设计规范JTG D-50-2017》收集基准气象台和其它地方气象台的气温资料，气温大于28℃时按步骤(1)中的公式计算时温车辙因子，其中Δt为气象资料记录的间隔时间，统计计算时温车辙因子的平均值、标准差，考虑95％可靠度计算代表时温车辙因子；
一般采用至少3年以上的温度数据，气温至少3小时记录一次，每天记录8次；
(3)计算车辙等效温度
A市和X市的时温车辙因子代表值、车辙等效温度分别为
Figure FDA0002600823810000013
Tξ(A)和
Figure FDA0002600823810000014
Tξ(X)，按下式计算X市的等效车辙温度：
Figure FDA0002600823810000015
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111983205A (zh) * 2020-07-24 2020-11-24 广西交投科技有限公司 一种基于汉堡车辙试验的沥青混合料抗车辙设计方法

Non-Patent Citations (1)

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