Inicjacja warunków początkowych w modelu do analizy termicznej nawierzchni drogowej

Marcin Bilski; Przemysław Górnaś; Andrzej Pożarycki; Mieczysław Słowik; Paweł Mieczkowski

doi:10.7409/rabdim.023.014

Published: 2023-09-30

Vol. 22 No. 3 (2023)

Initiation of initial conditions in a model for thermal analysis of road pavement structures

Marcin Bilski

, Przemysław Górnaś

, Andrzej Pożarycki

, Mieczysław Słowik

, Paweł Mieczkowski

Section: Articles

https://doi.org/10.7409/rabdim.023.014

Abstract

The paper presents an investigation of the possibility for initiation of initial conditions in a road pavement model for thermal analysis incorporating non-stationary heat transfer. The procedure requires performance of computations for a sufficiently long initiation period to obtain the initial temperature distribution that may serve as the basis for further heat transfer analyses. The main part of the article is devoted to presentation of a numerical experiment performed for four configurations of parameters in the heat transfer model in a multilayer system, representing road pavement. Each parameter configuration corresponds to a different pavement structure (two models of flexible pavements and two models of pavements with foam concrete base course). Calculations were performed for three different amplitudes of the sinusoidal function describing the change of temperature in time, which was defined as boundary condition in the pavement model. The numerical experiment was supplemented by calculations performed on a single chosen model parameter configuration, but adopting a boundary condition based on values registered by a sensor installed in real pavement. Analysis of the obtained results confirmed that the presented method of non-stationary heat transfer analysis enables initiation of the initial conditions in the heat equation.

Keywords:

flexible pavement, foam concrete, heat transfer, road pavement, temperature distribution.

Most read articles by the same author(s)

Andrzej Pożarycki, Przemysław Górnaś, Paweł Zalewski, The influence of cracks on changes in stiffness moduli of asphalt mixtures based on in situ tests , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 14 No. 4 (2015)
Marcin Bilski, Marta Mielczarek, Przemysław Górnaś, Mieczysław Słowik, Patrycja Wojciechowska, The effect of the mixing method of the addition of Gilsonite natural bitumen on asphalt mixture properties , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 21 No. 3 (2022)
Paweł Mieczkowski, Stanisław Majer, Bartosz Budziński, Heavy maintenance of concrete paved roads using the regional roads No. 102 and No. 142 as an example , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 18 No. 1 (2019)
Mieczysław Słowik, Mikołaj Bartkowiak, Review of analytical-empirical methods for determining stiffness moduli of asphalt mixtures , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 17 No. 1 (2018)
Andrzej Pożarycki, Paweł Rydzewski, Digital macroscopic image processing of roadways , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 11 No. 3 (2012)
Andrzej Pożarycki, Przemysław Górnaś, Romuald Sztukiewicz, Application of mechanical and electromagnetic waves in an integrated determination of pavement bearing capacity , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 16 No. 2 (2017)
Przemysław Górnaś, Andrzej Pożarycki, Selected properties of FEM numerical models for inverse analysis of road pavement structures , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 13 No. 3 (2014)
Andrzej Pożarycki, Identification of number and thickness of new test section pavement model layers using artificial intelligence methods , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 11 No. 2 (2012)
Marcin Bilski, Anna Zuzanna Małek, Michał Kaiser, Railway level crossing traffic safety based on economic-technical analysisand photogrammetric method , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 23 No. 3 (2024)
Robert Jurczak, Paweł Mieczkowski, Oliwia Merska, Maria Ratajczak, Effectiveness of a specific Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) rejuvenating agent , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Vol. 22 No. 4 (2023)

1 2 > >>

Download files

PDF

Citation rules

Bilski, M., Górnaś, P., Pożarycki, A., Słowik, M., & Mieczkowski, P. (2023). Initiation of initial conditions in a model for thermal analysis of road pavement structures. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 22(3), 275–285. https://doi.org/10.7409/rabdim.023.014

Cited by / Share

Licence

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

References

Dziadosz S., Słowik M., Niwczyk F., Bilski M.: Study on styrene-butadiene-styrene modified asphalt binders relaxation at low temperature. Materials, 14, 11, 2021, ID article: 2888, DOI: 10.3390/ma14112888 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14112888
Google Scholar

Wolka P., Żebrowski W., Karczewski B., Niciejewski M.: Nawierzchnie cementowe modyfikowane polimerową fazą włóknistą (SNFRC). Konferencja „Dni Betonu”, Wisła, 2021, 399-410
Google Scholar

Szymaniak K.: Długowieczne nawierzchnie dróg lokalnych w technologii SMA 16 JENA. Materiały Budowlane, 4, 2019, 49-51
Google Scholar

Bilski M., Pożarycki A., Górnaś P., Bartkowiak B.: Pianobeton – sposób na tańsze drogi – porównanie ekonomiczne. Magazyn Autostrady, 3, 2022, 31-33
Google Scholar

Kowalski K.J., Bohatkiewicz J., Król J., Sarnowski M.: Rozwiązania materiałowo-technologiczne i klasyfikacja nawierzchni asfaltowych redukujących hałas drogowy. Drogownictwo, 76, 4, 2021, 95-100
Google Scholar

Ciołczyk A., Kamiński K.: Kruszywo luminescencyjne do nawierzchni drogowych. Inżynieria i Budownictwo, 77, 9-10, 2021, 442-444
Google Scholar

Kleszczewska K.: Sposoby redukcji efektu miejskiej wyspy ciepła. Inżynieria i Budownictwo, 75, 3, 2019, 116-118
Google Scholar

Minhoto M.J.C., Pais J.C., Pereira P.A.A., Picado-Santos L.G.: Predicting asphalt pavement temperature with a three-dimensional finite element method. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1919, 1, 2005, 96-110, DOI: 10.1177/0361198105191900111 DOI: https://doi.org/10.1177/0361198105191900111
Google Scholar

Górszczyk J., Grzybowska W.: Symulacje zjawisk przewodzenia ciepła w drogowej nawierzchni asfaltowej. II Międzynarodowa Konferencja Drogi Przyjazne Środowisku ENVIROAD, Warszawa, 2009
Google Scholar

Zhang N., Wu G., Chen B., Cao C.: Numerical model for calculating the unstable state temperature in asphalt pavement structure. Coatings, 9, 4, 2019, 271, DOI: 10.3390/coatings9040271 DOI: https://doi.org/10.3390/coatings9040271
Google Scholar

Gajewski M., Piotrowski A.: Naprężenia termiczne w nawierzchni drogowej w okresie zimowym – wpływ warunków brzegowych i początkowych. w: Jemioło S. (red.): Termosprężystość i przepływ ciepła w materiałach anizotropowych,, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2015, 281-295
Google Scholar

Pszczoła M., Judycki J.: Comparison of calculated and measured thermal stresses in asphalt concrete. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 10, 1, 2015, 39-45, DOI: 10.3846/bjrbe.2015.05 DOI: https://doi.org/10.3846/bjrbe.2015.05
Google Scholar

Bilski M., Górnaś P., Pożarycki A., Skrzypczak P., Słowik M., Mielczarek M., Wróblewska A., Semkło Ł.: Thermal diffusivity of concrete samples assessment using a solar simulator. Materials, 16, 3, 2023, ID article: 1268, DOI: 10.3390/ma16031268 DOI: https://doi.org/10.3390/ma16031268
Google Scholar

Graczyk M., Rafa J., Rafalski L., Zofka A.: Nowe rozwiązanie analityczne zadania przepływu i refrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 13, 1, 2014, 33-48, DOI: 10.7409/rabdim.014.003
Google Scholar

Pszczoła M., Judycki J., Ryś D.: Evaluation of pavement temperatures in Poland during winter conditions. Transportation Research Procedia, 14, 2016, 738-747, DOI: 10.1016/j.trpro.2016.05.342 DOI: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.342
Google Scholar

Górszczyk J., Grzybowska W.: Analizy termiczne asfaltowej nawierzchni drogowej z wykorzystaniem MES. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 10, 4, 2011, 7-30
Google Scholar

Grzymkowski R., Kapusta A., Nowak I., Słota D.: Metody numeryczne, zagadnienia początkowo-brzegowe. Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2009
Google Scholar

Judycki J., Jaskuła P., Pszczoła M., Alenowicz J., Dołżycki B., Jaczewski M., Ryś D., Stienss M.: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i pół- sztywnych. Załącznik do Zarządzenia nr 31 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 16.06.2014 r.
Google Scholar

Bilski M., Pożarycki A., Górnaś P.: Katalog Nawierzchni Politechniki Poznańskiej (niepublikowany), Poznań, 2022
Google Scholar

de Bondt A.H.: Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays. PhD thesis, Delft University of Technology, Delft, 1999, http://resolver.tudelft.nl/uuid:130b757f-436d-4ee0-a15a-e07b132f4f1a
Google Scholar

Marcin Bilski

marcin.bilski@put.poznan.pl
https://orcid.org/0000-0002-1445-5749

Affiliation:

Poznań University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering,Civil Engineering Institute, 5 Piotrowo St., 60-965 Poznań Poland

Przemysław Górnaś

https://orcid.org/0000-0002-0632-4191

Affiliation:

Poznań University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering,Civil Engineering Institute, 5 Piotrowo St., 60-965 Poznań Poland

Andrzej Pożarycki

https://orcid.org/0000-0002-1321-066X

Affiliation:

Poznań University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering,Civil Engineering Institute, 5 Piotrowo St., 60-965 Poznań Poland

Mieczysław Słowik

https://orcid.org/0000-0001-8049-591X

Affiliation:

Poznań University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering,Civil Engineering Institute, 5 Piotrowo St., 60-965 Poznań Poland

Paweł Mieczkowski

https://orcid.org/0000-0003-2128-5327

Affiliation:

West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Roads, Bridges and Building Materials, 17 Piastów Av., 70-310 Szczecin Poland

Initiation of initial conditions in a model for thermal analysis of road pavement structures

Abstract

Keywords:

Similar Articles

Most read articles by the same author(s)

Downloads

Marcin Bilski

Przemysław Górnaś

Andrzej Pożarycki

Mieczysław Słowik

Paweł Mieczkowski