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摘要：本文介绍了国外SHRP研究成果，并总结了南京地区的近年气候数据，通过计算得出不同温度对南京地区高速公路沥青路面车辙的影响。
关键词：温度；沥青路面；车辙；影响
1 国内外研究现状简介
综合国内外研究的情况，尽管影响沥青路面温度场的因素很多，但主要因素为气温和太阳辐射。在美国SHRP研究计划中，其所建立的温度场模型并没有直接使用太阳辐射建立模型，而是采用地区纬度来表征该项因素的影响。但是在国内外其他模型中，如同济大学孙立军的模型中，则直接使用太阳辐射建立模型。然而，太阳辐射强度的观测需要用特殊的仪器和方法，不利于日常道路养护管理工作使用。另一方面，由于SHRP计划针对的是美国道路设计的研究，其预估模型也是针对美国境内部分代表性地区道路的数据回归而得到。在SHRP研究报告中，提出路表温度在高温条件下是由路表的热气流决定的，而该热气流又受到包括直接太阳辐射、热扩散、空气对流、热传导以及路面辐射等影响，并为此建立了一个热平衡公式，然而，该热平衡公式不但计算过于复杂，而且还是非确定型的。Huber通过回归分析，建立了路表最高温度的确定型公式：
式中：Ts—路表最高温度（℃）；
Ta—最高气温（℃）；
Lat—纬度（°）。
该公式表明，路表最高温度受到最高气温和道路所处纬度两个因素影响的线性叠加，与最高气温呈线性关系，与纬度呈二次函数关系。可见，Huber用纬度表征了不同地区的气候特性对路表最高温度的影响，而用气温表征了气候对当前路表最高温度的影响。在给出路表最高温度计算公式的同时，Huber还给出了路面某一深度处的最高温度与路表最高温度的关系式，如公式（1.2）所示：
式中：Td（max）—路面某一深度处的最高温度（℃）；
Ts（max）—路表最高温度（℃）；
d—距路表的深度（mm）。
可见，路面某一深度处的最高温度与深度存在三次方的关系，也即路面最高温度沿着路面深度呈现非线性的变化。
2 南京地区的历年气候分析
南京属亚热带湿润气候区。由于市区西、北两侧濒临长江，东部为宁镇山脉环绕，小地区性气候特征明显，具有夏热冬冷，春秋历时短暂的气候特征。据有关资料记载，本区年平均气温15.1℃，月平均最高气温27.6℃（7月），极端最高气温42℃，极端最低气温-14℃。年平均降水量1019 mm，四季风向变化大，春夏季节多东南风，秋冬季节多偏北风，全年主导风向为东南风，最大风速2～27m/s。全年无霜期237天。
南京地区历年年平均气温相差不大，均在15℃以上，寒冷气候相对
（1）根据已有研究成果可知，空气温度低于20℃时，沥青路面基本不会发生车辙病害；而根据室内车辙试验的结果，对于普通沥青混合料，当试验温度达到40℃时，沥青混合料的变形速率以及总变形量均会有较为明显的增长。而对于改性沥青混合料，则该温度要适当提高。根据不同最高气温下路面最高温度的分布情况，当最高气温达到25℃时，南京地区高速公路路表以下10cm深度内的路面最高温度均超过40℃，也即当最高气温达到25℃时，南京地区高速公路的上中面层内最高温度均超过了40℃。因而，可选择25℃作为车辙变形快速发展临界温度。
偏少。全年以7月份气温达到最高，一般情况下1月份或2月份会出现全年的最低气温。温度是影响沥青路面混合料性能变化的一个重要因素，不同温度下沥青路面在荷载作用下的影响差异很大，因此本文选择了五档温度梯度：日最高温度分别为：≥35℃，[30，35）℃，[25，30）℃，<25℃和<5℃，同时结合降雨天数指标，对南京地区的气候状况进行分析。图1.1至图1.2分别为各温度范围所处地区的天数统计图。
由上述图表可知，
（1）南京地区全年低温天气相对较长，全年低于5℃的天数不超过40天，集中在1～3月份和12月份，但近年来低温天数呈减少趋势，这与全球天气变暖的趋势一致。
（2）南京地区每年约有二分之一的时间气温处于低于25℃的范围；在每年的7、8月份迎来高温连续超过30℃的天气。其中，气温介于25℃与30℃之间的时间与30℃-35℃之间的时间相差不大，均为两个月左右；而每年气温超过35℃的天数相对较少，历年来都不会超过一个月，且一般集中在七八月份。
3 运用SHRP研究成果对南京地区高速公路分析
根据调查，美国大部分地区地处温带和亚热带地区，与我国的地理位置类似。
因此本文对于路面温度场的研究将采用美国SHPR的预估模型。即根据公式（1.1）能够计算路表最高温度，对于路表最低温度，由于沥青路面车辙属于高温条件下的永久变形，因而，对于路表最低温度，采用比较保守的估计，即利用最低气温代表路表最低温度。众多研究表明，三层式沥青路面车辙在三个层位中均有发生，因此除了计算路表最高温度，还根据公式（1.2），计算了路表以下20cm深度范围内的各点最高温度。
最高气温分别取25℃、30℃、35℃，计算路表及路表以下20cm内的路面最高温度分布状况。为了简化分析，高速公路的气温数据采用所处地区的气温数据，而纬度数据则通过Google Earth软件（http：//map.google.com）按平均值获取。路表及路表以下20cm内的路面最高温度计算结果如表1.1所示。
（2）当最高气温达到35℃时，南京地区高速公路路表以下20cm深度内路面最高温度均超过40℃，也即整个面层内最高温度均超过了40℃，上中面层范围内最高温度超过或接近50℃，路表温度接近60℃，可见整个面层都处于变形不利温度范围内，因此，可选择35℃作为南京地区高速公路最高气温的控制温度。
（3）根据历年气温数据可知，南京地区全年气温高于25℃的天数超过140天，全年气温高于35℃的天数超过15天，可见南京地区高速公路全年约有五个月的时间路面处于车辙变形发展期，约有半个月的时间处于车辙变形迅速发展期。
4 结语
综上所述，南京在中国的东部，所在地区四季分明，春季和冬季气候寒冷，夏季高温多雨，全年温差较大，高速公路沥青路面结构不仅需要有良好的高温稳定性，水稳定性，还需有良好的耐温度疲劳特性。
作者简介：
梁 岳（1980-），男，江苏姜堰人，工程师，东南大学交通学院工程硕士研究生。
关键词：温度；沥青路面；车辙；影响
1 国内外研究现状简介
综合国内外研究的情况，尽管影响沥青路面温度场的因素很多，但主要因素为气温和太阳辐射。在美国SHRP研究计划中，其所建立的温度场模型并没有直接使用太阳辐射建立模型，而是采用地区纬度来表征该项因素的影响。但是在国内外其他模型中，如同济大学孙立军的模型中，则直接使用太阳辐射建立模型。然而，太阳辐射强度的观测需要用特殊的仪器和方法，不利于日常道路养护管理工作使用。另一方面，由于SHRP计划针对的是美国道路设计的研究，其预估模型也是针对美国境内部分代表性地区道路的数据回归而得到。在SHRP研究报告中，提出路表温度在高温条件下是由路表的热气流决定的，而该热气流又受到包括直接太阳辐射、热扩散、空气对流、热传导以及路面辐射等影响，并为此建立了一个热平衡公式，然而，该热平衡公式不但计算过于复杂，而且还是非确定型的。Huber通过回归分析，建立了路表最高温度的确定型公式：
式中：Ts—路表最高温度（℃）；
Ta—最高气温（℃）；
Lat—纬度（°）。
该公式表明，路表最高温度受到最高气温和道路所处纬度两个因素影响的线性叠加，与最高气温呈线性关系，与纬度呈二次函数关系。可见，Huber用纬度表征了不同地区的气候特性对路表最高温度的影响，而用气温表征了气候对当前路表最高温度的影响。在给出路表最高温度计算公式的同时，Huber还给出了路面某一深度处的最高温度与路表最高温度的关系式，如公式（1.2）所示：
式中：Td（max）—路面某一深度处的最高温度（℃）；
Ts（max）—路表最高温度（℃）；
d—距路表的深度（mm）。
可见，路面某一深度处的最高温度与深度存在三次方的关系，也即路面最高温度沿着路面深度呈现非线性的变化。
2 南京地区的历年气候分析
南京属亚热带湿润气候区。由于市区西、北两侧濒临长江，东部为宁镇山脉环绕，小地区性气候特征明显，具有夏热冬冷，春秋历时短暂的气候特征。据有关资料记载，本区年平均气温15.1℃，月平均最高气温27.6℃（7月），极端最高气温42℃，极端最低气温-14℃。年平均降水量1019 mm，四季风向变化大，春夏季节多东南风，秋冬季节多偏北风，全年主导风向为东南风，最大风速2～27m/s。全年无霜期237天。
南京地区历年年平均气温相差不大，均在15℃以上，寒冷气候相对
（1）根据已有研究成果可知，空气温度低于20℃时，沥青路面基本不会发生车辙病害；而根据室内车辙试验的结果，对于普通沥青混合料，当试验温度达到40℃时，沥青混合料的变形速率以及总变形量均会有较为明显的增长。而对于改性沥青混合料，则该温度要适当提高。根据不同最高气温下路面最高温度的分布情况，当最高气温达到25℃时，南京地区高速公路路表以下10cm深度内的路面最高温度均超过40℃，也即当最高气温达到25℃时，南京地区高速公路的上中面层内最高温度均超过了40℃。因而，可选择25℃作为车辙变形快速发展临界温度。
偏少。全年以7月份气温达到最高，一般情况下1月份或2月份会出现全年的最低气温。温度是影响沥青路面混合料性能变化的一个重要因素，不同温度下沥青路面在荷载作用下的影响差异很大，因此本文选择了五档温度梯度：日最高温度分别为：≥35℃，[30，35）℃，[25，30）℃，<25℃和<5℃，同时结合降雨天数指标，对南京地区的气候状况进行分析。图1.1至图1.2分别为各温度范围所处地区的天数统计图。
由上述图表可知，
（1）南京地区全年低温天气相对较长，全年低于5℃的天数不超过40天，集中在1～3月份和12月份，但近年来低温天数呈减少趋势，这与全球天气变暖的趋势一致。
（2）南京地区每年约有二分之一的时间气温处于低于25℃的范围；在每年的7、8月份迎来高温连续超过30℃的天气。其中，气温介于25℃与30℃之间的时间与30℃-35℃之间的时间相差不大，均为两个月左右；而每年气温超过35℃的天数相对较少，历年来都不会超过一个月，且一般集中在七八月份。
3 运用SHRP研究成果对南京地区高速公路分析
根据调查，美国大部分地区地处温带和亚热带地区，与我国的地理位置类似。
因此本文对于路面温度场的研究将采用美国SHPR的预估模型。即根据公式（1.1）能够计算路表最高温度，对于路表最低温度，由于沥青路面车辙属于高温条件下的永久变形，因而，对于路表最低温度，采用比较保守的估计，即利用最低气温代表路表最低温度。众多研究表明，三层式沥青路面车辙在三个层位中均有发生，因此除了计算路表最高温度，还根据公式（1.2），计算了路表以下20cm深度范围内的各点最高温度。
最高气温分别取25℃、30℃、35℃，计算路表及路表以下20cm内的路面最高温度分布状况。为了简化分析，高速公路的气温数据采用所处地区的气温数据，而纬度数据则通过Google Earth软件（http：//map.google.com）按平均值获取。路表及路表以下20cm内的路面最高温度计算结果如表1.1所示。
（2）当最高气温达到35℃时，南京地区高速公路路表以下20cm深度内路面最高温度均超过40℃，也即整个面层内最高温度均超过了40℃，上中面层范围内最高温度超过或接近50℃，路表温度接近60℃，可见整个面层都处于变形不利温度范围内，因此，可选择35℃作为南京地区高速公路最高气温的控制温度。
（3）根据历年气温数据可知，南京地区全年气温高于25℃的天数超过140天，全年气温高于35℃的天数超过15天，可见南京地区高速公路全年约有五个月的时间路面处于车辙变形发展期，约有半个月的时间处于车辙变形迅速发展期。
4 结语
综上所述，南京在中国的东部，所在地区四季分明，春季和冬季气候寒冷，夏季高温多雨，全年温差较大，高速公路沥青路面结构不仅需要有良好的高温稳定性，水稳定性，还需有良好的耐温度疲劳特性。
作者简介：
梁 岳（1980-），男，江苏姜堰人，工程师，东南大学交通学院工程硕士研究生。