Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Wave-based analytical solution for heat propagation in pavement structures

Graczyk Mirosław, Rafa Józef, Zofka Adam, Rafalski Leszek

Archives of Civil Engineering

2022

Vol. 68, nr 1

479--502

Pavements are layered systems from both the geometrical and physical points of view. Flexible pavements most often include a sequence of asphalt layers, typically composed of the wearing course, binder course and base course. So far, there is no definite analytical solution of such a layered system in relation to the temperature distribution that would consider different thermal properties of the respective layers and follow the physical laws of the thermal wave nature of heat propagation. This being so, we are unable to assess the effect of the thermal properties of the respective pavement courses on the overall temperature distribution in the asphalt portion. In multi-layer pavement systems also important are the phenomena taking place at the interfaces between the pavement courses which have a bearing on the service life of pavement. This article presents a new analytical solution to the problem of heat conduction and refraction in a multi-layer pavement. The solution was used to investigate and determine the effect of wave mode of heat propagation on the vertical temperature distribution, this considering that the pavement system is a sequence of layers comprising the soil subgrade, the base course and the wearing course. Moreover, the classical heat conduction equation is compared with the wave mode equation for a multi-layer pavement system and the temperature distribution in a layered system is compared with the temperature distribution in its homogenized equivalent. The solution of the heat conduction problem in a layered system showed a considerable effect of the thermal compatibility coefficients introduced by the authors and of the thermal refraction of the respective layers on the temperature distribution throughout the multi-layer pavement system. The output of this research includes prediction of the vertical temperature distribution in the pavement and definition of guidelines for reducing the effect of changing climatic conditions on the operation of layered flexible road and airfield pavements. In addition, the research results expand the toolkit for assessing the thermal effect on the actual pavements.

Nawierzchnie w układzie geometrycznym i fizycznym są konstrukcjami warstwowymi. Najczęściej w nawierzchniach podatnych występuje pakiet asfaltowy w układadzie warstwa ścieralna, warstwa wiążąca i podbudowa. Dotychczas nie ma ścisłego rozwiązania analitycznego takiego układu warstwowego w odniesieniu do rozkładu temperatury z uwzględnieniem charakterystyk cieplnych każdej z warstw oraz z zachowaniem praw fizycznych falowego przepływu ciepła. W konsekwencji, nie ma możliwości oceny wpływu cech termicznych poszczególnych warstw na rozkład temperatury w całym pakiecie asfaltowym. W nawierzchni wielowarstwowej istotną rolę odgrywają także zjawiska zachodzące na granicach kolejnych warstw, które mają wpływ na trwałość całej konstrukcji jezdni. W pracy przedstawiono nowe rozwiązanie analityczne zagadnienia przepływu irefrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej. Na podstawie uzyskanego rozwiązania zbadano i określono wpływ falowego charakteru propagacji ciepła na rozkład temperatur uwzględniając jednocześnie warstwowość konstrukcji nawierzchni: podłoże gruntowe - podbudowa - warstwa jezdna. Dokonano także porównania rozwiązania klasycznego przepływu ciepła z rozwiązaniem falowym w układzie warstwowym nawierzchni oraz porównania rozkładu temperatury w nawierzchni w układzie warstwowym z układem zhomogenizowanym. Rozwiązanie problemu przewodnictwa ciepła w układzie warstwowym wykazało znaczący wpływ wprowadzonych przez autorów współczynników dopasowania termicznego oraz refrakcji termicznej warstw na rozkład temperatur w konstrukcji nawierzchni warstwowej. Wynikiem pracy jest wyznaczenie rozkładu temperatury w nawierzchni oraz wskazanie kierunków działań zmniejszających wpływ zmiennych warunków klimatycznych na eksploatację wielowarstwowych podatnych nawierzchni drogowych i lotniskowych. Uzyskane rezultaty są także nowym elementem wzbogacającym możliwości oceny oddziaływania termicznego na rzeczywistą konstrukcję nawierzchni.

VECD method as a tool for evaluation of pavement structure fatigue performance

Ostrowski Przemysław, Zofka Adam, Błażejowski Krzysztof

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

2021

Vol. 20, no. 2

189--212

The technical progress and introduction of advanced materials with superior properties, e.g. asphalt mixtures containing highly modified asphalt binders (HiMA), necessitates investigations of methods that would enable comprehensive consideration of characteristics of the new materials in calculations. Such methods may include the methodology based on viscoelastic continuum damage model (VECD). The article presents the VECD model and its potential for use in pavement structure design. Individual components of the method are described: the elastic-viscoelastic correspondence principle, continuum damage mechanics and the time-temperature superposition principle with growing damage. The concept of calculations using the simplified viscoelastic continuum damage model (S-VECD) is presented as well. The article also includes descriptions of the established failure criteria and the test methods that provide input data. Closing sections of the article present an example of comparative analysis using the S-VECD method for structures with HiMA mixtures in base layer only and and HiMA mixtures in all layers (full-HiMA structures).

Postęp technologiczny i wprowadzenie do stosowania zaawansowanych materiałów o ponadstandardowych właściwościach, np. mieszanek mineralno-asfaltowych z lepiszczami wysokomodyfikowanymi polimerami HiMA (ang. highly modified asphalt), wymaga poszukiwania metody umożliwiającej kompleksowe uwzględnienie cech tych materiałów w obliczeniach. Jedną z takich metod może być metoda wykorzystująca model rozproszonego niszczenia w ośrodku lepkosprężystym (ang. viscoelastic continuum damage model, VECD). W artykule zaprezentowano metodologię opartą na modelu VECD oraz możliwości, jakie daje przy wymiarowaniu nawierzchni drogowych. Opisano poszczególne komponenty metody: analogię sprężysto-lepkosprężystą, mechanikę rozproszonego niszczenia i zasadę równoważności temperaturowo-czasowej z przyrostowym niszczeniem. Przedstawiono również koncepcję uproszczonych obliczeń w metodzie S-VECD (ang. simplified viscoelastic continuum damage model). Artykuł zawiera opisy opracowanych kryteriów zniszczenia. Przybliżono również metody badań, które dostarczają danych wejściowych. W końcowej części artykułu przedstawiono przykładową analizę porównawczą z wykorzystaniem metody S-VECD dla konstrukcji z mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA w warstwie podbudowy i mieszankami mineralno-asfaltowymi z HiMA we wszystkich warstwach.