桥梁路面防滑系统的创新求解模式

张 捷，张景舜

(内蒙古农业大学 能源与交通工程学院，呼和浩特市 010018)

为了减少冬季雨雪天气的交通事故，英国早在20世纪20年代就开始了路面防滑的研究，我国公路部门在20世纪70年代开始了路面防滑研究，并初步提出油渣路面防滑标准，80年代更是提出了适合我国标准的公路防滑建议[1]，但是我国在公路防滑方面研究起步较晚。目前，我国已建成四通八达的公路网络，而桥梁路段更是公路网的重要组成部分。冬季桥梁路段在雨雪天气空气潮湿，气温骤然下降的情况下，桥梁路面极易形成冰层，这种凝冰具有“冰层薄、硬度大和不易铲除”的特点[1]，从而导致突发交通事故或交通行驶不畅等问题。

1 方法的提出

针对雨雪天气桥梁路面过滑，采用以合金属制作的镂空桥梁路面，并在镂空合金属桥面下层填充相变材料。当降雨、降雪时镂空和金属桥梁路面可以使雨雪落入镂空的桥梁路面。由于雨雪进入镂空层致使温度下降的刺激会发生相变——液态变固态，释放出热能使进入镂空桥面的冰雪充分融化，再利用排水系统将融化的冰雪排到桥外。

2 模拟实验

为了观察镂空合金属桥面的防雪防冰效果，模拟桥面板设计了尺寸为：500 mm×400 mm×150 mm的试件，进行防雪和防冰试验。其设计结构图如图1～图3所示。

2.1 实验过程

为观察相变材料发生相变时引起相变材料储存管和镂空层内积雪的温度变化，本实验采用脂酸(10—12酸)为相变材料进行了三组实验，脂酸其主要特点为：相变放热效果好，相变温度点可控，相变可逆性好，导热系数大，无毒[2]。

图1 桥梁路面模拟实验图及示意图

图2 相变材料储存层

图3 镂空和金属桥面与相变材料储存层结合

2.2 实验分析

通过实验得到温度、时间变化数据见表1～表3。

表1 实验1温度——时间变化数据

表2 实验2温度——时间变化数据

表3 实验3温度——时间变化数据

从表中数据得到三组以脂酸为相变材料储存管和积雪的实验温度随时间变化情况如下。

实验1发生相变时，相变材料储存管的温度从2.5 min时的13℃下降到30min时的2.3℃。积雪温度从2.5 min时的-2.8℃上升到20 min时的1.7℃。

实验2发生相变时，相变材料储存管的温度从5 min时的11℃下降到40 min时的2℃。积雪温度从2.5 min时的-2.5℃上升到20 min时的1.8℃。

实验3发生相变时，相变材料储存管的温度从2.5 min时的12℃下降到25 min时的2.1℃。积雪温度从2.5 min时的-2.8℃上升到20 min时的1.3℃。

从以上实验数据可以得出，采用脂酸为相变材料成功的将镂空层内的积雪融化，符合实验设计。

2.3 实验结论

从试验结果可以发现，铺设有镂空合金属桥面的防雪、防冰效果十分明显，积雪全部进入镂空层。对封装的相变材料试验前后温度变化测量，数据表明相变材料由试验前的12～14℃下降为试验后的3.5℃以下，完成液-固相变；储存层上侧合金属内的冰雪由试验开始的0℃上升为1.3℃以上，出现了一定幅度的吸热升温[4-11]。同时可发现，管内材料已相变为固态，其相变的热能得到了释放，并传导到镂空合金属路面层，因而融冰防冻效果得到了增强。

3 结束语

由镂空桥面与相变储能结构相结合的方法是目

前国内首次提出的，具有先进性和独立性等优点，并成功的解决了雨雪天气桥梁路面过滑的问题，防止了冬季桥梁路面结冰。采用的路面材料为合金属，热能来自于相变材料本身发生的形态转变，不存在环境污染问题，是解决冬季路面防滑行之有效的方法。

【参 考 文 献】

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