《山区高速公路桥面融雪化冰技术》

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山区公路桥面早冻晚化是影响冬季交通安全的主要原因之一,工程中主要为撒融雪盐,往往造成桥面和桥梁结构的腐蚀破坏。

该项目针对山区高速公路桥面融雪化冰问题,利用山区高速长隧道具有地热温泉水的优势,首次将隧道温泉水作为热源进行桥面融雪化冰技术研究。项目系统研究了山区高速公路桥面温泉水融雪化冰热力学理论,攻克了一系列工程难题,代替了盐化物融雪等传统融雪手段,达到了节约资源、消除桥面冬季行车安全隐患的目的,避免了桥面和桥梁结构的盐蚀破坏。项目成果为中国公路冬季融冰雪与交通安全提供了新途径,具有重要现实意义和工程应用价值。主要创新点包括:

(1)研究提出了桥面融雪化冰铺装结构与材料、管网力学响应、热管技术指标与布设方案、山泉水融雪化冰系统组成与运行模式,取得了一系列创新性成果,并在工程中成功实施,为水热式融雪化冰桥(路)面系统的研究与建设提供了成功范例。

(2)系统进行了山泉水融雪化冰总体方案研究,提出了多种桥面合理融雪化冰系统的布置方案,解决了将山泉水应用于桥面融雪的首要难题。

(3)全面进行了埋管式、漫排式桥面融雪化冰系统的关键技术参数研究,得到了热管布置参数、管网布置最佳埋管间距及埋深、融雪系统使用的水温及环境条件等,为山泉水融雪系统的有效利用提供了技术支撑。

(4)基于热力学平衡理论对桥面融雪过程进行能量分析,将稳态思路运用于融雪全过程分析,研究了不同工况下多种桥面融雪系统融雪影响规律及效果,为不同类型桥面融雪方案的热力负荷计算、数值求解、融雪效果及方案进一步优化等研究奠定了理论基础。

(5)全面分析了温泉水流体特性以及融雪过程,建立了热管受力计算模型,研究了不同复合式铺装层结构方案对管网力学响应的影响,确定了埋管深度、埋管间距、超载等工作状况对融雪化冰桥面管网的力学响应影响规律,提出桥面融雪效果的观测方案及评价方法。

该研究开辟了公路路(桥)面除雪化冰新方式,大大降低了除冰雪成本,减小了融雪盐对桥面的腐蚀,延长了桥梁的使用寿命,提高了冬季道路通行安全性。研究成果不仅可为山区高速公路提供融雪化冰技术支持,还能为城市道路融雪化冰提供参考,具有广阔的实际应用前景及工程意义。

项目取得了多项创新性技术成果,获12项国家授权专利(其中发明专利2项),10项国家计算机软件著作权,编制著作1部,在核心期刊发表学术论文20篇(其中EI检索6篇)。

经河南省交通运输厅组织的专家鉴定,研究成果具有创新性和先进性,经济与社会效益显著,推广应用前景广阔,总体上达到了国际先进水平,课题研究成果已成功应用于河南省三淅高速公路灵宝至卢氏段桥面上,经过3年多运营检验,效果良好。

成果说明

路(桥)面除冰雪技术是冬季道路行车安全的重要保障,也是近年来国内路面新技术研究的热点。该课题对水暖类融雪化冰技术进行了系统研究,取得了丰富的创新性和实用性研究成果。该课题利用安全、便捷及环保的隧道温泉水进行桥面冰雪的热融研究,将可循环再生资源隧道温泉水作为山区高速桥面融雪的热源。可以为具有隧道温泉水的隧道口、桥梁、山区、长大纵坡等公路的特殊路段提供新的融雪方法,且具有环保、能源可再生等特点,结构简单、使用方便、生产成本低。该研究成果已在河南省三淅高速灵宝至卢氏段崤山隧道与磨盘大桥的特殊路段成功应用,融雪效

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