Теплофизические модели исследования и контроля дорожного покрытия

Автор: Дмитриев Иван Игоревич, Кириллов Андрей Михайлович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 11 (62), 2017 года.

Бесплатный доступ

В статье рассматривается теплофизический метод исследования и контроля состояния дорожных покрытий, а также способы повышения энергетической эффективности дорожной сети. Были рассмотрены следующие направления: аппарат термодинамических функций, развиваемый в работах Горячева М.Г. и Завьялова М.А. (с коллегами); термофлуктуационная модель, предлагаемая Кирюхиным Г.Н.; «городской остров тепла» (urban heat island effect) и методы создания «холодного» асфальта; процесс «сопровождения» чашей прогиба движущегося транспортного средства; вопрос о рациональном числе прохождения катком по обустраиваемому покрытию при его уплотнении; способы аккумуляции и использования энергии, циркулирующей вблизи дороги (солнечная, ветровая, кинетическая и тепловая энергия транспорта и др.)

Еще

Теплофизика, дорожное покрытие, холодный асфальт, городской остров тепла, термофлуктуационная модель, энергоэффективность

Короткий адрес: https://sciup.org/143163565

IDR: 143163565 | DOI: 10.18720/CUBS.62.3

Список литературы Теплофизические модели исследования и контроля дорожного покрытия

Кириллов А.М., Завьялов М.А. Моделирование процессов энергообмена в системе дорожное покрытие -транспортное средство//Инженерно-строительный журнал, №5, 2015. с 34-33
Chupin O., Piau J.M., Chabot A. Effect of bituminous pavement structures on the rolling resistance//Proc., 11th Int. Conf. on Asphalt Pavements. 2010. Pp. 73-82.
Louhghalam A., Akbarian M., Ulm F. J. Flügge’s conjecture: dissipation-versus deflection-induced pavement-vehicle interactions//Journal of Engineering Mechanics. 2013. Vol. 140. No. 8. Pp. 171-179.
Anupam K. Influence of Temperature on tire-pavement friction//Transportation Research Record. Journal of the Transportation Research Board. 2013. Vol. 2369. No. 1. Pp. 114-124.
Lu T., Thom N. H., Parry T. Numerical simulation of the influence of pavement stiffness on energy dissipation//Computing in Civil and Building Engineering, Proceedings of the International Conference. 2010. Vol. 30. Pp. 483.
Pouget S. Viscous energy dissipation in asphalt pavement structures and implication for vehicle fuel consumption//Journal of Materials in Civil Engineering. 2011. Vol. 24. No. 5. Pp. 568-576.
Gui J. Impact of pavement thermophysical properties on surface temperatures//Journal of Materials in Civil Engineering. 2007. Vol. 19. No. 8. Pp. 683-690.
Feng D. Impact of asphalt pavement thermophysical property on temperature field and sensitivity analysis//Journal of Highway and Transportation Research and Development. 2011. Vol. 11. Pp. 12-19.
Завьялов М.А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия//Издательство: Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) (Омск). 283 с.
Zoorob S. E., Collop A. C., Brown S. F. Performance of bituminous and hydraulic materials in pavements. -Published by Taylor & Francis, 2002. 416 p.
Hansson J., Lenngren C. A. Using deflection energy dissipation for predicting rutting//10th International Conference on Asphalt Pavements -August 12 To 17, 2006, Quebec City, Canada. 2006. Pp. 112-123.
Zhang Q., Lu Y., Jia X. The Deformation characteristics of asphalt mixture based on dissipation energy//International Conference on Transportation Engineering 2009. ASCE, 2009. Pp. 1250-1255.
Щепетева Л.С., Агапитов Д.А., Тюрюханов К.Ю. Устойчивость асфальтобетона к колееобразованию//Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2016. Т. 1. С. 319-323.
Ядыкина В.В., Ашыров О., Хороших А.С. Повышение устойчивости асфальтобетона к колееобразованию//В сборнике: Эффективные строительные композиты Научно-практическая конференция к 85-летию заслуженного деятеля науки РФ, академика РААСН, доктора технических наук Баженова Юрия Михайловича. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2015. С. 771-774.
Яковлева, М.И. Испытание колеей/М.И. Яковлева, В.А. Золотарев//Автомобильные дороги. 2011. №1. С. 89-90.
Хафизов Э.Р., Вдовин Е.А., Фомин А.Ю., Мавлиев Л.Ф., Буланов Н.Е. Современные методы оценки эксплуатационных свойств дорожных асфальтобетонов//Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 1 (39). С. 279-285.
Graczyk M. Analytical solution for the heat propagation with infinite speed in the multilayer pavement system//ARRB Conference, 26th, 2014, Sydney, New South Wales, Australia. 2014. No. 6.1.
Marc P., Belc F., Lucaci G. Modeling road pavements taking into consideration the thermo-physical characteristics of the layers//Energy and Clean Technologies, Proceedings of the 13th International Multidisciplinary Scientific Geoconference, SGEM. 2013. Pp. 709-716.
Hall M.R. Influence of the thermophysical properties of pavement materials on the evolution of temperature depth profiles in different climatic regions//Journal of Materials in Civil Engineering. 2011.Vol. 24. No. 1. Pp. 32-47.
Chen B.L., Bhowmick S., Mallick R.B. A laboratory study on reduction of the heat island effect of asphalt pavements//Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 2009. Vol. 78. Pp. 209-248.
Айталиев Ш.М., Телтаев Б.Б., Киялбаев А.К. Теплообменные процессы в слоях дорожной одежды и их влияние на тепловой баланс в городах//Экология промышленного производства. 2004. № 1. С. 28-31.
Katzschner L. Urban climatology and town planning//Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2008. № 2. С. 95-100.
Балдина Е.А., Константинов П., Грищенко М., Варенцов М. Исследование городских островов тепла с помощью данных дистанционного зондирования в инфракрасном тепловом диапазоне//Земля из космоса: наиболее эффективные решения. 2015. № S1. С. 38-42.
Li Yang, Feng Qian, De-Xuan Song, Ke-Jia Zheng. Research on Urban Heat-Island Effect. Procedia Engineering, 2016. Vol. 169. Pp. 11-18
Исаков С.В., Шкляев В.А. Определение суммарного влияния антропогенноизменных поверхностей на возникновение эффекта «городского острова тепла» с использованием геоинформационных систем//Вестник Оренбургского государственного университета. 2014. № 1 (162). С. 178-182.
Исаков С.В., Шкляев В.А. Применение карт дифференциального альбедо для оценки теплового эффекта «городского острова тепла» с использованием геоинформационных систем//В сборнике: Геоинформационное обеспечение пространственного развития Пермского края Сборник научных трудов. Пермский государственный национальный исследовательский университет. Пермь, 2011. С. 59-63.
Mallick R.B. Capturing solar energy from asphalt pavements//International symposium on asphalt pavements and environment, international society for asphalt pavements, Zurich, Switzerland. 2008. Pp. 161-172.
Loomans M. Design tool for the thermal energy potential of asphalt pavements//Eighth International IBPSA Conference, Eindhoven, Netherlands. 2003. Pp. 745-752.
Белицкий В. Д., Катунин А. В. Анализ состояния дорожного асфальтобетонного покрытия средствами термодинамики//Омский научный вестник. Машиностроение и машиноведение. 2014 № 1 (127) с. 93-95.
Завьялов, М. А. Термодинамические аспекты устройства и старения асфальтобетонных покрытий/М. А. Завьялов//Вестник СибАДИ. -2005. -№ 2. -С. 61-62.
Завьялов, М. А. Зависимость межремонтных сроков службы асфальтобетонного покрытия от вариации энтропии в процессе строительства/М. А. Завьялов, А. М. Завьялов//Известия вузов. Строительство. -2004. -№ 9. -С. 70-73
Горячев, М.Г. Структура понятия «работоспособность нежёстких дорожных одежд»: свойства, показатели, критерии оценки/М.Г. Горячев//Вестник МАДИ. -2012. -Вып. 3(30). -С.101-108. 2.
Горячев, М.Г. Энергетические состояния нежёстких дорожных одежд при имитационном моделировании автотранспортным воздействием/М.Г. Горячев//Сейсмостойкое стр-во. Безопасность сооружений. -2014. -№1. -Pp.60-62.
Горячев М.Г. Энергетические критерии оценки работоспособности нежёстких дорожных одежд//Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2014. № 2 (37). С. 99-101.
Завьялов М. А., Завьялов А. М. Закономерности распределения тепловой энергии в процессе деформирования дорожного покрытия//Транспортное строительство. -2007. -№2. -С.18-19.
Пшембаев, М. К. и др. Расчет полей температур и их градиентов в дорожных бетонных покрытиях/М. К. Пшембаев, Я. Н. Ковалев, В. Д. Акельев//Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. -2015. -№ 4. -С. 54-63.
Пшембаев М.К., Акельев В.Д. Определение расчетных температур в дорожных бетонных покрытиях//Вестник КГУСТА. 2016. № 2 (52). С. 55-58.
Бургонутдинов А.М., Косолапов О.А. Изменение теплофизических свойств автомобильных дорог в местах перехода выемки в насыпь//Фундаментальные исследования. 2016. № 11-3. С. 489-494.
Смирнов А.В., Александров А.С. Механика дорожных конструкций. Омск: Изд-во СибАДИ. 2009. 211 с.
Завьялов М. А. Некоторые закономерности процесса деформирования дорожного покрытия//Известия вузов. Строительство. -2007. -№1. -С.94-97.
Wu J., Liang J., Adhikari S. Dynamic response of concrete pavement structure with asphalt isolating layer under moving loads//Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). -2014. -Vol. 1. -No. 6. -Pp. 439-447.
Khavassefat P., Jelagin D., Birgisson B. Dynamic response of flexible pavements at vehicle-road interaction//Road Materials and Pavement Design. -2015. -Vol. 16. -No. 2. -Pp. 256-276.
Корочкин А.В. Расчет жесткой дорожной одежды с учетом воздействия движущегося транспортного средства//Наука и техника в дорожной отрасли. -2011. -№ 2. -С. 8-10.
Кириллов А.М., Завьялов М.А. Моделирование изменения модуля упругости асфальтобетона при нагружении//Инженерно-строительный журнал. 2015. № 2 (54). С. 70-76
Завьялов М.А., Завьялов А.М. Определение значения коэффициента пластичности дорожной одежды//Известия вузов. Строительство. 2006. №. 1. С. 76-79.
Милюшенко С.А. К вопросу моделирования рабочего процесса укладки асфальтобетонного покрытия асфальтоукладчиком//В сборнике: Актуальные проблемы науки и техники глазами молодых ученых материалы Международной научно-практической конференции. 2016. С. 280-282.
Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт: труды 3-й междун. научн.-техн. конф., 5-8 июня 2007/под ред. В. П Горелова, С. В. Журавлева, В. А. Глушец. -Омск: Иртышский филиал ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта», 2007. -Ч. 1. -265 с.
Зубков А.Ф., Андрианов К.А., Куприянов Р.В. Влияние условий производства работ на длину полосы укладки асфальтобетонных смесей при устройстве многополосных дорожных покрытий//Научный журнал строительства и архитектуры. 2016. № 3 (43). С. 43-55.
Зубков А.Ф. Определение возможной продолжительности уплотнения покрытий нежесткого типа при строительстве автомобильных дорог//Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2006. Т. 12. № 3-2. С. 806-817.
Зубков А.Ф. Анализ методов разработки технологических процессов уплотнения дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей//Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2006. Т. 12. № 4-2. С. 1158-1161.
Потеряев И.К., Суковин М.В., Алешков Д.С. Методика вероятностной оценки интенсивности использования дорожно-строительной машины -асфальтоукладчика -в сменное время//Интернет-журнал Науковедение. 2016. Т. 8. № 2 (33). С. 126.
Завьялов М. А. Функциональное состояние дорожного асфальтобетонного покрытия//Известия вузов. Строительство. -2007. -№6. С.92-97.
Дорожный асфальтобетон/Л.Б. Гезенцвей, Н.В. Горелышев, А.М. Богуславский, И.В. Королев/под ред. Л.Б. Гезенцвея. -2-е изд., перераб.и доп. -М.: Транспорт, 1985. -350 с.
Кирюхин Г.Н. Температурные режимы работы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог//Дороги и мосты. 2013. 2(30). С. 309-328.
Кирюхин Г.Н. Термофлуктуационная и фрактальная модель долговечности асфальтобетона//Дороги и мосты. 2014. № 1 (31). С. 247-268.
Ковалев Я.Н. Дорожно-климатическое районирование территории БССР для строительства асфальтобетонных покрытий/Я.Н. Ковалев//Применение местных материалов в дорожном строительстве БССР: сб. статей. -М.: Транспорт, 1966. -С. 64-71.
Горецкий Л.И. Теория и расчет цементобетонных покрытий на температурные воздействия/Л.И. Горецкий. -М.: Транспорт, 1965. -284 с.
J. Gui, P.E. Phelan, K.E. Kaloush, and J. S. Golden, "Impact of pavement thermophysical properties on surface temperatures," Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 19, no. 8, pp. 683-690, 2007.
Abbas Mohajerani, Jason Bakaric, Tristan Jeffrey-Bailey The urban heat island effect, its causes, and mitigation, with reference to the thermal properties of asphalt concrete. Journal of Environmental Management, 15 July 2017. Vol. 197. Pp. 522-538
Youpei Hu, Marcus White, Wowo Ding. An Urban Form Experiment on Urban Heat Island Effect in High Density Area. Procedia Engineering, 2016, Vol. 169, Pp. 166-174
Сайлаубекова Н.С., Абеева А.А. Теория изменения температуры воздуха в трассовой зоне от теплоотдачи с поверхности дорожного покрытия//Наука и Мир. 2014. Т. 1. № 6 (10). С. 71-75.
Levinson, R., H. Akbari, S. Konopacki, and S. Bretz. 2005. Inclusion of cool roofs in nonresidential Title 24 prescriptive requirements. Energy Policy 33 (2), pp. 151-170.
Chiarelli A., Dawson A.R., García A. Pavement temperature mitigation by the means of geothermally and solar heated air. Geothermics, Volume 68, July 2017, Pp. 9-19
Завьялов М.А., Завьялов А.М. Математическая модель изменения объемной теплоемкости дорожной одежды с асфальтобетонными покрытиями в процессе эксплуатации//Омский научный вестник. 2006. №1. С. 51-52.
Завьялов М.А., Завьялов А.М. Теплоемкость асфальтобетона//Строительные материалы. 2009. №7. С. 6-9.
Николаев В.Г. Обогрев и охлаждение дорог//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2007. № 11. С. 34-37.
Nam Tran, Buzz Powell, Howard Marks, Randy West, Andrea Kvasnak Strategies for design and construction of high-reflectance asphalt pavements. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board 2009/9/3 Pp. 124-130
Aimin Sha, Zhuangzhuang Liu, Kun Tang, Pinyi Li. Solar heating reflective coating layer (SHRCL) to cool the asphalt pavement surface. Construction and Building Materials, Volume 139, 15 May 2017, Pages 355-364.
Лебедев П.П., Хорошко С.Е., Шведова С.А., Комарова Н.Д Холодный асфальт//Университетская наука. 2016. № 2. С. 63-66.
Андронов С.Ю. Снижение шума дорожными покрытиями из холодного вибролитого регенерированного асфальта//Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2012. № 1 (20). С. 42.
R. B. Mallick, B.-L. Chen, and S. Bhowmick, "Harvesting energy from asphalt pavements and reducing the heat island effect," International Journal of Sustainable Engineering, vol. 2, no. 3, 2009. pp. 214-228.
Hasebe M, Kamikawa Y, Meiarashi S. Thermoelectric generators using solar thermal energy in heated road pavement. In: Proceedings of the 2006 International Conference on Thermoelectrics; 6-10 August 2006; Vienna, Austria. pp. 697-700.
Завьялов М.А., Завьялов А.М. Энергетический баланс дорожного покрытия//Известия вузов.Строительство. 2005. №6. С. 61-64.
Степанов А.В., Корягин О.Г. Осветленные асфальтобетонные покрытия и возможности энергосбережения в наружном освещении//Энергосбережение. 2001. №2. С. 10-11.
Paul Coseo, Larissa Larsen Cooling the Heat Island in Compact Urban Environments: The Effectiveness of Chicago's Green Alley Program. Procedia Engineering, Volume 118, 2015, Pages 691-710.
M. Pomerantz, H. Akbari, S.-C. Chang, R. Levinson, and B. Pon, "Examples of cooler reflective streets for urban heat-island mitigation: Portland cement concrete and chip seals," Lawrence Berkeley National Laboratory, 2003.
D. J. Sailor, and H. Fan, "Modeling the diurnal variability of effective albedo for cities," Atmospheric Environment, vol. 36, no. 4, pp. 713-725, 2002.
L. Doulos, M. Santamouris, and I. Livada, "Passive cooling of outdoor urban spaces. The role of materials," Solar energy, vol. 77, no. 2, pp. 231-249, 2004.
Kulkarni A.A. "Solar roadways" -rebuilding our infrastructure and economy//International journal of engineering research and applications (IJERA), vol. 3, issue 3, 2013, pp. 1429-1436.
Azin Sadeghi Dezfooli, Fereidoon Moghadas Nejad, Hamzeh Zakeri, Sholeh Kazemifard. Solar pavement: A new emerging technology. Solar Energy, Volume 149, June 2017, Pages 272-284
Xu G Solar roadways//В сборнике: Расширенное воспроизводство инновационной экономики и интенсификация спроса на инновации в России Сборник научных статей. ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова»; Под редакцией Л.П. Гончаренко, С.А. Филина; Составители Е.Е. Налесная, Л.А. Куранова. 2016. С. 128-130.
Derbenev I.V., Lymar Yu.A. Solar energy potential and its application in the form of solar roadways//В сборнике: Достижения и перспективы инноваций и технологий Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Под редакцией Т.Г. Клепиковой, А.Г. Михайловой. 2017. С. 67-73.
McCabe Francis J. Gyro/Inertial Propulsion & Gyro Particles Forces Systems//Physics Procedia, Volume 38, 2012, Pp 198-221
Герасимов Е.М., Третьяк Л.Н Новые подходы к проектированию систем освещения автострад.//Фундаментальные исследования. 2014. № 3-1. С. 22-27.
Wei Jiang, Dongdong Yuan, Shudong Xu, Huitao Hu, Yue Huang. Energy harvesting from asphalt pavement using thermoelectric technology. Applied Energy, Volume 205, 1 November 2017, Pages 941-950
Chan Ho Yang, Yewon Song, Min Sik Woo, Jong Hyuk Eom, Tae Hyun Sung. Feasibility study of impact-based piezoelectric road energy harvester for wireless sensor networks in smart highways. Sensors and Actuators A: Physical, Volume 261, 1 July 2017, Pages 317-324
Xiaochen Xu, Dongwei Cao, Hailu Yang, Ming He. Application of piezoelectric transducer in energy harvesting in pavement. International Journal of Pavement Research and Technology, In press, accepted manuscript, Available online 20 September 2017
Hossein Roshani, Samer Dessouky, Arturo Montoya, A.T. Papagiannakis Energy harvesting from asphalt pavement roadways vehicle-induced stresses: A feasibility study//Applied Energy, Volume 182, 15 November 2016, Pp 210-218
Wu M.S, Huang H.H., Huang B.J,. Tang C.W,. Cheng C.W Economic feasibility of solar-powered led roadway lighting//Renewable Energy, Volume 34, Issue 8, August 2009, Pp 1934-1938
Haocheng Xiong, Linbing Wang Piezoelectric energy harvester for public roadway: On-site installation and evaluation//Applied Energy, Volume 174, 15 July 2016, Pp 101-107
Дмитриев И.И., Кириллов А.М., Умные дороги и Интеллектуальная транспортная система, Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017, №2 (53). С. 7-28.
Adamov G.Ye., Grebennikov Ye.P., Kurbangaleyev V.R., Levchenko K.S., Malyshev P.B., Poroshin N.O. Spektralnoupravlyayemyye materialy na osnove gibridnykh nanostruktur //Tekhnologii i materialy dlya ekstremalnykh usloviy (sozdaniye i primeneniye «umnykh» materialov) tezisy dokladov 7-y vserossiyskoy nauchnoy konferentsii. 2012. Pp. 30-31.

Еще

Статья научная