1、北京地区公路坡道的融雪化冰,武海琴,2004.1,目 录,一、课题的目的及意义二、本课题的国内外发展及研究现状三、本课题需研究的重点及关键问题四、研究方法及预期成果五、论文工作进度安排,一、课题的目的及意义,改革开放以来，我国公路建设事业日新月异，迅猛发展 “八五”期末，我国公路建设总里程已达1115.7万公里，各类公路桥梁20.3万座，660万延米 到1999年高速公路已建成8700公里 本世纪初,将形成以高速公路为主的五纵七横国道主干线,全国高速公路达到4.5万公里,公路总里程达到180万公里,一、课题的目的及意义,高速公路和城市立交桥的建设和正常运营,对整个国民经济的发展起着不可估量的作
2、用 路面状况的好坏是影响道路交通的重要因素 在寒冷的冬季,当路面因降雪而积雪结冰时,给道路畅通和行车安全带来了严重的影响,甚至造成道路关闭,给客货运输带来不便,也给建设单位造成巨大的经济损失,一、课题的目的及意义,我国城市能源结构发生了极大的变化,电力市场繁荣,电价分时段计费制（平价电、峰价电、谷价电）乃大势所趋 发热电缆以电能作为能源，应用于坡道的融雪化冰具有重要的实践和经济效益,二、课题的国内外发展及研究现状,1. 除冰雪方法介绍,清除法,融化法,人工清除法,机械清除法,化学融化法,热融化法,地热管法红外线灯照加热法电热丝法热液法,除冰雪方法,除冰雪方法,二、课题的国内外发展及研究现状,1
3、. 除冰雪方法介绍人工清除法: 对积雪清除较彻底,主要适用于小雪及重难点路段的积雪清除 效率低、费用高、影响交通通行及行车安全、且不能长时间作业， 机械除雪法 效率高，适合于大面积机械化清除作业。 当气温较低时, 除雪效果不好,对冰面清除不彻底, 受季节影响较强,使用频率低,经济效益较差，中断交通。,二、课题的国内外发展及研究现状,1.除冰雪方法介绍化学融雪法 原理:利用盐降低冰雪的融点 优点:材料来源广泛、价格便宜、化冰雪效果好 缺点:锈蚀钢筋钢纤维、剥蚀破坏路面、污染环境 经济损失：1998年，美国60万座钢筋混凝土桥中，被列入修复计划的费用是2000亿美元，是当初建桥费用的四倍 ；197
4、9年建成西直门立交桥由于冬季撒盐，造成结构严重破坏,使用20年左右就不得不拆除重建,二、课题的国内外发展及研究现状,1.除冰雪方法介绍 导电混凝土电热除冰雪 工作原理：在普通混凝土中添加适当种类和适当含量的导电组分材料，使混凝土变成具有良好导电性能的导电体。当与外部电源连通后,导电混凝土产生热量(将电能转换成热能),使路面温度升高。当路面温度上升到0以上后，路面上的冰雪就会自动融化成水蒸发、流走，使路面无积雪、不结冰，从而保障道路畅通和行车安全。,二、课题的国内外发展及研究现状,1.除冰雪方法介绍导电混凝土电热除冰雪 发展与现状 加拿大：导电混凝土用于路面融雪化冰的有效性 美国：1.钢纤维钢屑
5、混凝土的导电性;2.桥梁路面除冰的实验研究。 英国：能在低电压下快速变热的新型导电混凝土材料 中国：1.导电混凝土融雪化冰机理分析;2.导电混凝土电热除冰化雪的功率分析;3.导电混凝土融雪化冰电热层布置对路面除冰效果的影响;4.碳混纤维导电混凝土大板的设计,二、课题的国内外发展及研究现状,1.除冰雪方法介绍导电混凝土电热除冰雪 优缺点： 有助于电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器和钢筋阴极保护；有助于冬季道路畅通和行车安全；消除盐的使用给坡道结构和环境所带来的负面效应。 价格较贵, 导电混凝土的价格约为一般混凝土价格的510倍, 目前的使用范围较小,二、课题的国内外发展及研究现状,2.发
6、热电缆有关问题的介绍 原理：发热电缆加热系统是以电力为能源,发热电缆为发热体,将电能转化为热能,通过地面以低温辐射的形式，把热量送出 优点：无污染、运行费用低、热稳定性好、控制方便 应用范围：地板辐射采暖系统，管道伴热系统， 足球场、草坪、花坛供热系统，特殊建筑（如厂房、机库等）供热系统,屋顶及屋顶天沟冰雪融化系统,二、课题的国内外发展及研究现状,2.发热电缆有关问题的介绍 研究现状： 北欧国家：1.发热电缆的制造、安装和技术研究；2.系统的设计、施工、检验、调试和验收 中国：1.电热辐射采暖的可行性分析，传热模拟，负荷计算，节能分析 ；2.防冰冻与管道伴暖系统的经济性分析、试验研究、模拟研究
7、,三、课题需研究的重点及关键问题,发热电缆路面融雪化冰系统所需的发热功率。输入功率是一项经济性设计指标，其确定具有非常重要的意义 发热电缆的埋设深度和密度。埋设深度和密度对于坡道结构层内的温度分布及表面温度有很大影响 不同敷设方式的技术要求和温度分布。整体敷设方式和部分敷设方式的敷设密度和温度分布情况不同。 控制方式。采取何种控制方式效果最好，能量最优。,四、研究方法及预期成果,研究方法：理论研究和计算机模拟 理论研究以基础理论为依据，对本课题的相关问题提出相应的数学模型。 计算机模拟利用现有的计算机软件对各种工况进行模拟预期成果：对系统的设计提出合理的技术数据或计算公式，提出节能和控制方法，并导电混凝土等其他方法作节能和经济性比较。,五、论文工作进度安排,1、2003.11-2004.01 查阅国内外资料，编写开题报告并进行答辩。2、2004.02-2004.7 理论研究，调研，熟悉模拟软件3、2004.8-2005.01 模拟阶段4、2005.02-2004.05 撰写论文，准备毕业答辩。,谢谢 各位老师的指正！,
