瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測(cè)及疲勞性能預(yù)估.pdf

1、瀝青路面在使用過程中受到外界車輛荷載、溫濕度環(huán)境因素等綜合作用影響,逐漸產(chǎn)生疲勞、車轍、裂縫等損壞,嚴(yán)重影響了路面的使用效果。及時(shí)掌握路面內(nèi)部實(shí)際狀態(tài)和材料性能,對(duì)于路面的長(zhǎng)期性能預(yù)估和養(yǎng)護(hù)決策具有重要意義。然而,現(xiàn)有的路面研究方法,大部分是在路面產(chǎn)生損壞以后對(duì)其進(jìn)行觀察和測(cè)量,進(jìn)而分析產(chǎn)生破壞的機(jī)理,屬于一種唯象和后分析手段;另一類是通過數(shù)值模擬的方法,建立瀝青路面三維模型,使用計(jì)算機(jī)對(duì)路面進(jìn)行仿真分析,但由于缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的支持,分析

2、結(jié)果的真實(shí)性和有效性無法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　針對(duì)上述問題,本文基于光纖光柵傳感技術(shù)開發(fā)了瀝青路面長(zhǎng)期實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過對(duì)試驗(yàn)段交通荷載狀況、路面內(nèi)溫度場(chǎng)分布規(guī)律以及瀝青層內(nèi)部動(dòng)力響應(yīng)情況進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè),得到了瀝青路面在自然環(huán)境下的實(shí)際工作狀態(tài),并基于路面實(shí)測(cè)信息對(duì)各路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命進(jìn)行預(yù)估。主要研究?jī)?nèi)容及成果概括如下:
　　首先,根據(jù)試驗(yàn)段四種路面結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)情況,詳細(xì)設(shè)計(jì)了光纖光柵傳感器布設(shè)方案,并完成了傳感器和動(dòng)態(tài)稱重系

3、統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)。提出了傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離光纜傳輸方案,并根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)備和監(jiān)測(cè)需求,專門設(shè)計(jì)開發(fā)了遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析軟件,實(shí)現(xiàn)了路面的多用戶實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和海量數(shù)據(jù)的提取分析。
　　其次,分別采用水浴法和試件內(nèi)部測(cè)試法對(duì)傳感器在不同介質(zhì)內(nèi)的靈敏度系數(shù)進(jìn)行測(cè)試,對(duì)試件內(nèi)部波長(zhǎng)隨溫度變化現(xiàn)象進(jìn)行了深入分析,并給出相應(yīng)波長(zhǎng)-溫度換算公式和實(shí)際應(yīng)用建議?；谑覂?nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶對(duì)埋設(shè)在實(shí)際路面內(nèi)部的光纖光柵溫度傳感器絕對(duì)

4、溫度和靈敏度系數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定,并對(duì)路面溫度進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。通過對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果分析,得到路面內(nèi)溫度場(chǎng)時(shí)間和空間分布規(guī)律,并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀笮畔⒔⒘烁魃疃任恢玫穆访鏈囟阮A(yù)估模型。
　　再次,采用復(fù)合車轍板試驗(yàn),對(duì)于不同材料封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行了溫度和應(yīng)變測(cè)試特性的室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn)。通過ABAQUS有限元軟件對(duì)路面在移動(dòng)荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)情況進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了瀝青層底各向應(yīng)變變化時(shí)程曲線。對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的交通和路面動(dòng)力響應(yīng)信息

5、統(tǒng)計(jì)和分析,實(shí)測(cè)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果一致,說明光纖光柵傳感器用于瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測(cè)的適用性和有效性。
　　最后,基于瀝青路面交通荷載信息、溫度變化規(guī)律和路面動(dòng)力響應(yīng)的長(zhǎng)期實(shí)測(cè)結(jié)果,結(jié)合室內(nèi)單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn),確定了疲勞壽命預(yù)估參數(shù),提出了分溫度域?qū)β访嫫趬勖M(jìn)行預(yù)估的方法,選用現(xiàn)有模型對(duì)試驗(yàn)段路面的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)估。
　　本文對(duì)光纖光柵傳感器的溫度、應(yīng)變傳感特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究并將其應(yīng)用于實(shí)際瀝青路面結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè),構(gòu)建了一套