CN114491742A - 一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，涉及钢桥面热铣刨技术领域。钢桥面铺装层电磁波感应加热铣刨时机预测方法主要包括设立出一个最佳铣刨时机预测公式，并通过实地测量，查阅相关资料和室内参数标定实验获得钢桥面层间温度场相关数据，将这些数据带入后进行计算，并且通过室内修正实验得到最佳铣刨时机修正值。本发明克服现有技术的不足，通过考虑界面热阻变化条件下热传递模型，分析电磁波感应加热温度场，从而把握钢桥面铣刨时机，以达到最佳铺装层清除效果，对优化加热设备的加热方案，降低能耗有积极意义。
Description
技术领域
本发明涉及钢桥面热铣刨技术领域，具体涉及一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法。
背景技术
根据JTG/T3364-02-2019规定，钢桥面自下而上由钢板、界面功能层、结构层组成。钢桥面的功能界面层通常由一层70微米的环氧富锌底漆和一层3mm的防水粘结层组成，通常是高粘性改性沥青。钢桥面的结构层包括保护层和磨损层，其厚度通常为6-8cm。钢桥面沥青铺装层为钢板之上的部分，在遭遇较为严重病害时，需要将其完全清除后重新铺筑。
运用感应加热技术，可以清除钢桥面沥青铺装层，相较于传统桥面铺装层清除方法，该方法可以在不损伤钢桥面板、拼接板和固定螺栓的情况下完整剥除铺装层，施工过程中产生的粉尘与噪音污染较小。
然而这项技术在实际使用过程中，摊铺层与正交异性钢板的层间温度是影响铣刨效果的最关键因素。铣刨过程中，当层间温度过高时，会使摊铺层底面被过度加热，沥青混合料软化松散，难以完整清除；当层间温度不足时，防水粘结层未能完全软化，铣刨时任有部分沥青混合料粘结在钢板上；只有当层间温度适宜时，才可以达到最佳铣刨效果，但是现有的铣刨过程通常不能很好的达到这样的效果，给实际的施工带来一定的困扰。同时考虑桥面防水粘接层脱层病害对传热过程影响，因此为了更好的应用于工程实践，准确预测钢桥面感应加热过程中层间及摊铺层内部温度场分布至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，能够解决现有钢桥面感应加热无法判断铣刨时机的问题，通过设立最佳铣刨时机预测公式，预测层间温度与摊铺层内的温度场，把握钢桥面摊铺层最佳铣刨时机，达到最佳清除效果。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，所述时机预测方法包括以下步骤：
(1)观察是否存在脱层病害，选择不同的接触热阻计算公式：不存在脱层病害时，设立以下式Ⅰ为接触热阻计算公式：
其中，h接触热阻是，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
存在脱层病害时，设立以下式Ⅱ为接触热阻计算公式：
其中，α为脱层的面积占总面积的百分率，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
(2)层间温度差计算公式的设立：设立以下式Ⅲ为层间温度差计算公式：
其中，Δt是两界面间由层间热阻导致的温度差，R为界面热阻，q为穿过界面热流量，S为界面面积；
(3)最佳铣刨时机预测公式的设立：设立以下式Ⅳ为最佳铣刨时机预测公式：
其中，τ为加热时间，a为热扩散率，f为感应加热设备的线圈频率，μ为磁导率，H为磁感应强度，A为磁场穿过介质的截面积，q为穿过界面的热流量，c为感应介质比热，m为感应介质质量，
为感应介质电阻，R为界面接触热阻，L为铺装层厚度，T为层间温度；
(4)获取钢桥面层间温度场相关数据，即将获取a、f、μ、H、A、q、c、m、
R、L、T的数据带入上述的最佳铣刨时机预测公式中，计算得到最佳铣刨效果的加热时间τ的范围；
(5)对加热下限和上限进行范围确定：
在式Ⅳ中当热流还未传递到摊铺层表面时，加热时间τ影响传热深度x，关系如下式Ⅴ：
其中δ为热流渗透深度，关于时间τ的函数，由以下式Ⅵ确定：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，得出加热时间的下限τmin；
当热流已经渗透至摊铺层表面以后时，传热深度x与加热时间τ关系如下式Ⅶ：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，得出加热时间的上限τmax；
(6)根据预测结果对钢桥面进行感应加热，并进行铣刨工作，加热时间应当同时满足两个条件：在最佳铣刨效果的加热时间τ的范围内和在加热时间的下限τmin与加热时间的上限τmax之间；；
(7)修正最佳铣刨时机：在实际施工层间温度出现较大偏差时，在实验室制作钢桥面模拟车辙板模型，即制备钢板—沥青混合料复合试件，将试件进行感应加热实验，获得最佳加热时机，与将相关数据代入最佳铣刨时机预测公式求得的最佳加热时机进行比较，修正最佳铣刨时机。
优选的，所述步骤(4)中常规数据的获取方式为：
热扩散率a(单位为m2/s)通过计算公式a＝λ/ρc获取，其中λ为导热系数(单位为W/(m·K))，ρ为密度(单位为Kg/m3)，c为比热容(单位为J/(Kg·K))；
所述感应加热设备的线圈频率f和所述磁感应强度H通过使用的设备提供的参数获得；
所述磁导率μ，所述感应介质比热c，所述感应介质质量m，所述感应介质电阻
与感应介质本身物理性质有关，通过查询相关资料获得，当所使用的感应介质无相关资料时，进行室内实验测量获得；
所述铺装层厚度L通过现场测量或者查询桥面施工资料获得，所述磁场穿过介质的截面积A为感应加热线圈范围大小，通过测量使用的线圈获得。
优选的，所述步骤(5)中热流量q的数据获取方式为：
代入公式q＝SP计算获得，其中S为接触界面面积，当使用的感应加热设备为单个线圈时，接触界面面积近似为线圈面积，当使用多组线圈共同施工加热时，接触界面面积为线圈覆盖的面积，P为钢板的加热功率，计算公式如下式Ⅷ所示：
P＝[2πfμrH(I)A]2/Rc…………式Ⅷ，
式中μr为磁导率，H(I)为磁场强度，A为磁场穿过介质的截面积，Rc为感应介质的电阻；f为感应线圈频率。
优选的，所述步骤(7)中钢板—沥青混合料复合试件的制备方法包括以下步骤：
①选用钢板面积为30×30cm，钢板厚度按照实际施工情况进行调整，沥青混合料层尺寸根据实际钢桥面厚度进行设计；
②将钢板表面进行喷砂处理，涂刷环氧富锌底漆，再涂刷高粘改性沥青的防水粘结层，粘结层厚度与实际桥面粘接层厚度一致，形成防水粘结层，后倒入沥青混合料碾压再冷却表面涂刷粘性涂层得钢板—沥青混合料复合试件。
优选的，所述步骤①中钢板厚度为≥1cm，沥青混合料层在无相关数据情况下取30×30×6cm、30×30×7cm或者30×30×8cm的型号标准。
优选的，所述步骤(5)中感应加热实验的相关操作为：将试件放置在绝热板上进行感应加热实验，使用光纤传感器记录层间温度的分布情况，运用红外测温仪监控试件表面温度情况，感应线圈的工作距离与沥青混合料层厚度一致，选取的加热时间为12min，每两分钟记录一次数据，将数据拟合成为曲线。
优选的，所述最佳铣刨时机预测公式中，对于不同路面材料的钢桥面，层间温度T随沥青混合料中沥青含量与沥青软化点变化，施工时取得的温度范围为50-70℃。
本发明公开一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，与现有技术相比优点在于：
1、本发明设立一种最佳铣刨时机预测公式，将钢桥面板与铺装层层间温度以及各中影响铣刨效果的因素纳入公式中，并且确定各个因素的影响关系，可以通过感应加热设备的工作参数、钢桥面铺装体系的结构特征和钢板与铺装层间的接触热阻预测最佳铣刨时机，从而保证铺装层可以被完整剥离钢桥面板，既不会因为加热时间不够导致部分沥青混合料粘结在钢板上，也不会过度加热导致沥青松散难以铲除。
2、本方法可以适用于各种工作环境和施工条件，通过修正实验可以减小其他因素对预测时机的干扰，可用于指导把握钢桥面铣刨时机，可以应用于优化加热设备的加热方案，能够降低能耗，不损伤保护钢桥面结构，不影响桥面钢板的强度。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的施工示意图；
图2为钢桥面结构简化图。
图中：1电磁感应加热车，2电磁感应加热设备，3路面沥青混合料磨耗层，4沥青混合料保护层，5界面功能层，6钢桥面钢板，7铲车。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，所述时机预测方法包括以下步骤：
(1)观察是否存在脱层病害，选择不同的接触热阻计算公式：不存在脱层病害时，设立以下式Ⅰ为接触热阻计算公式：
其中，h接触热阻是，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
存在脱层病害时，设立以下式Ⅱ为接触热阻计算公式：
其中，α为脱层的面积占总面积的百分率，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
(2)层间温度差计算公式的设立：设立以下式Ⅲ为层间温度差计算公式：
其中，Δt是两界面间由层间热阻导致的温度差，R为界面热阻，q为穿过界面热流量，S为界面面积；
(3)最佳铣刨时机预测公式的设立：设立以下式Ⅳ为最佳铣刨时机预测公式：
其中，τ为加热时间，a为热扩散率，f为感应加热设备的线圈频率，μ为磁导率，H为磁感应强度，A为磁场穿过介质的截面积，q为穿过界面的热流量，c为感应介质比热，m为感应介质质量，
为感应介质电阻，R为界面接触热阻，L为铺装层厚度，T为层间温度；
(4)获取钢桥面层间温度场相关数据：热扩散率a，单位为m2/s，与材料本身有关，通过查询搜索相关资料获得数据，计算公式为α＝λ/ρc，式中：λ为导热系数，单位是W/(m·K)，ρ为密度，单位是Kg/m3；应加热设备的线圈频率f和磁感应强度H通过使用的设备提供的参数获得，磁导率μ，感应介质比热c，感应介质质量m，感应介质电阻
通过查询相关资料获得，铺装层厚度L通过现场测量或者查询桥面施工资料获得，磁场穿过介质的截面积A为感应加热线圈范围大小，通过测量使用的线圈获得；穿过界面的热流量q通过监控加热时层间温度差，代入公式q＝SP，S为接触界面面积，当使用的感应加热设备为单个线圈时，接触界面面积近似为线圈面积，当使用多组线圈共同施工加热时，接触界面面积为线圈覆盖的面积，P为钢板的加热功率，计算公式如下式Ⅷ所示：
P＝[2πfμrH(I)A]2/Rc…………式Ⅷ，
式Ⅴ中μr为磁导率，H(I)为磁场强度，A为磁场穿过介质的截面积，Rc为感应介质的电阻；f为感应线圈频率；
将上述步骤(4)中获得的数据带入上述步骤(3)中的最佳铣刨时机预测公式中，计算得到最佳铣刨效果的加热时间τ的范围；
(5)对加热下限和上限进行范围确定：
在式Ⅳ中当热流还未传递到摊铺层表面时，加热时间τ影响传热深度x，关系如下式Ⅴ：
其中δ为热流渗透深度，关于时间τ的函数，由以下式Ⅵ确定：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，假定传热深度x为0-3mm，得出加热时间的下限τmin；
当热流已经渗透至摊铺层表面以后时，传热深度x与加热时间τ关系如下式Ⅶ：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，得出加热时间的上限τmax；
(6)根据预测结果对钢桥面进行感应加热，并进行铣刨工作，加热时间应当同时满足两个条件：在最佳铣刨效果的加热时间τ的范围内和在加热时间的下限τmin与加热时间的上限τmax之间；
(7)修正最佳铣刨时机：在实际施工层间温度出现较大偏差时，在实验室制作钢桥面模拟车辙板模型，即制备钢板—沥青混合料复合试件，其复合试件的制备方法为：选用钢板尺寸为30×30×1cm，所制作试件的沥青混合料层尺寸可以为30×30×6cm、30×30×7cm或者30×30×8cm，将钢板表面进行喷砂处理，涂刷厚度为70μm的环氧富锌底漆，然后将已加热至135℃的高粘改性沥青均匀涂刷于钢板表面，形成3mm厚的防水粘结层，将处理好的钢板放入模具中，倒入适量AC—13沥青混合料碾压24次后，将下层压实至4cm厚，静止24小时冷却，然后将冷却完毕的沥青混合料表面涂刷粘性图层，将适量沥青混合料倒入模具中，碾压24次，上层可压实的厚度为2cm、3cm或者4cm，最后得到钢板与沥青混合料复合试件；制作钢板与沥青混合料复合试件后，将试件放置在绝热板上进行感应加热实验，使用光纤传感器记录层间温度的分布情况，运用红外测温仪监控试件表面温度情况，感应线圈的工作距离与沥青混合料层厚度一致，选取的加热时间为12min，每两分钟记录一次数据，将数据拟合成为曲线，获得最佳加热时机，与将相关数据代入最佳铣刨时机预测公式求得的最佳加热时机进行比较，修正最佳铣刨时机；
在最佳铣刨时机预测公式中，对于不同路面材料的钢桥面，层间温度T随沥青混合料中沥青含量与沥青软化点变化，施工时取得范围为50-70摄氏度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于，所述时机预测方法包括以下步骤：
(1)观察是否存在脱层病害，选择不同的接触热阻计算公式：不存在脱层病害时，设立以下式Ⅰ为接触热阻计算公式：
其中，h接触热阻是，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
存在脱层病害时，设立以下式Ⅱ为接触热阻计算公式：
其中，α为脱层的面积占总面积的百分率，Lg为空隙空间的厚度；A为名义接触面积；Ar为实际接触面积；Av为空隙面积；k1、k2、kf分别为两接触体间的材料及空隙空间中媒介的导热系数；
(2)层间温度差计算公式的设立：设立以下式Ⅲ为层间温度差计算公式：
其中，Δt是两界面间由层间热阻导致的温度差，R为界面热阻，q为穿过界面热流量，S为界面面积；
(3)最佳铣刨时机预测公式的设立：设立以下式Ⅳ为最佳铣刨时机预测公式：
其中，τ为加热时间，a为热扩散率，f为感应加热设备的线圈频率，μ为磁导率，H为磁感应强度，A为磁场穿过介质的截面积，q为穿过界面的热流量，c为感应介质比热，m为感应介质质量，Rw为感应介质电阻，R为界面接触热阻，L为铺装层厚度，T为层间温度；
(4)获取钢桥面层间温度场相关数据，即将获取的a、f、μ、H、A、q、c、m、Rw、R、L、T数据带入上述的最佳铣刨时机预测公式中，计算得到最佳铣刨效果的加热时间τ的范围；
(5)对加热下限和上限进行范围确定：
在式Ⅳ中当热流还未传递到摊铺层表面时，加热时间τ影响传热深度x，关系如下式Ⅴ：
其中δ为热流渗透深度，关于时间τ的函数，由以下式Ⅵ确定：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，得出加热时间的下限τmin；
当热流已经渗透至摊铺层表面以后时，传热深度x与加热时间τ关系如下式Ⅶ：
式Ⅰ与式Ⅲ或者式Ⅱ与式Ⅲ作为边界条件，得出加热时间的上限τmax；
(6)根据预测结果对钢桥面进行感应加热，并进行铣刨工作，加热时间应当同时满足两个条件：在最佳铣刨效果的加热时间τ的范围内和在加热时间的下限τmin与加热时间的上限τmax之间；
(7)修正最佳铣刨时机：在实际施工层间温度出现较大偏差时，在实验室制作钢桥面模拟车辙板模型，即制备钢板—沥青混合料复合试件，将试件进行感应加热实验，获得最佳加热时机，与将相关数据代入最佳铣刨时机预测公式求得的最佳加热时机进行比较，增加或者减少加热时间，修正最佳铣刨时机。
2.根据权利要求1中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述步骤(4)中常规数据的获取方式为：
热扩散率a通过计算公式a＝λ/ρc获取，其中λ为导热系数，ρ为密度，c为比热容；
所述感应加热设备的线圈频率f和所述磁感应强度H通过使用的设备提供的参数获得；
所述磁导率μ，所述感应介质比热c，所述感应介质质量m，所述感应介质电阻Rw与感应介质本身物理性质有关，通过查询相关资料获得，当所使用的感应介质无相关资料时，进行室内实验测量获得；
所述铺装层厚度L通过现场测量或者查询桥面施工资料获得，所述磁场穿过介质的截面积A为感应加热线圈范围大小，通过测量使用的线圈获得。
3.根据权利要求1中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述步骤(4)中热流量q的数据获取方式为：
代入公式q＝SP计算获得，其中S为接触界面面积，当使用的感应加热设备为单个线圈时，接触界面面积近似为线圈面积，当使用多组线圈共同施工加热时，接触界面面积为线圈覆盖的面积，P为钢板的加热功率，计算公式如下式Ⅷ所示：
P＝[2πfμrH(I)A]2/Rc…………式Ⅷ，
式中μr为磁导率，H(I)为磁场强度，A为磁场穿过介质的截面积，Rc为感应介质的电阻；f为感应线圈频率。
4.根据权利要求1中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述步骤(7)中钢板—沥青混合料复合试件的制备方法包括以下步骤：
①选用钢板面积为30×30cm，钢板厚度按照实际施工情况进行调整，沥青混合料层尺寸根据实际钢桥面厚度进行设计；
②将钢板表面进行喷砂处理，涂刷环氧富锌底漆，再涂刷高粘改性沥青的防水粘结层，粘结层厚度与实际桥面粘接层厚度一致，形成防水粘结层，后倒入沥青混合料碾压再冷却表面涂刷粘性涂层得钢板—沥青混合料复合试件。
5.根据权利要求4中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述步骤①中钢板厚度为≥1cm，沥青混合料层在无相关数据情况下取30×30×6cm、30×30×7cm或者30×30×8cm的型号标准。
6.根据权利要求1中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述步骤(7)中感应加热实验的相关操作为：将试件放置在绝热板上进行感应加热实验，使用光纤传感器记录层间温度的分布情况，运用红外测温仪监控试件表面温度情况，感应线圈的工作距离与沥青混合料层厚度一致，选取的加热时间为12min，每两分钟记录一次数据，将数据拟合成为曲线。
7.根据权利要求1中所述的一种钢桥面铺装层电磁感应加热铣刨养护时机决策方法，其特征在于：所述最佳铣刨时机预测公式中，对于不同路面材料的钢桥面，层间温度T随沥青混合料中沥青含量与沥青软化点变化，施工时取得的温度范围为50-70℃。
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| JP2007146459A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Taisei Rotec Corp | 橋面アスファルト舗装誘導加熱装置 |
| CN111561332A (zh) * | 2020-04-25 | 2020-08-21 | 中山大学 | 一种山岭隧道隔震防水保温高聚物的施工方法 |
| CN112326463A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-05 | 合肥工业大学 | 用于确定钢桥面感应加热铣刨最佳温度的实验方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 逯彦秋;陈宜言;孙占琦;张肖宁;: "钢桥桥面铺装层的温度场分布特征", 华南理工大学学报(自然科学版), no. 08, 31 August 2009 (2009-08-31), pages 116 * |
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