【摘要】：瀝青路面由于長期暴露于高低溫交替、凍融循環(huán)、雨水沖刷、紫外線輻射等惡劣環(huán)境條件下，加之車輛荷載的反復(fù)作用，導(dǎo)致其易產(chǎn)生車轍、裂縫、推移、擁包、沉陷等損害。而隨著交通量日益增加，車輛載重逐漸增大，使得瀝青路面早期損壞嚴(yán)重，路面使用性能大大降低，使用壽命縮短。因此，獲取荷載與環(huán)境作用下瀝青路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)狀況成為目前道路領(lǐng)域的研究熱點。 常見的瀝青路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析方法有理論分析法、數(shù)值模擬法和實測分析法。然而前兩種研究手段由于計算過程較為復(fù)雜、部分參數(shù)難以獲取，給相應(yīng)研究造成諸多不便，且由于缺少實測數(shù)據(jù)的支持，分析結(jié)果的真實性和有效性無從驗證。而實測分析手段有效彌補了上述缺陷，使得分析過程更加簡便，研究結(jié)果更加準(zhǔn)確。針對上述問題，本研究在瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部布設(shè)傳感器以采集瀝青路面動力響應(yīng)數(shù)據(jù)，重點對瀝青路面動力響應(yīng)規(guī)律的分析及性能預(yù)估模型的建立進(jìn)行研究。 首先，設(shè)計光纖光柵傳感器布設(shè)方案并進(jìn)行現(xiàn)場實施，建立瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)瀝青路面動力響應(yīng)遠(yuǎn)程、實時、在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)長期、高頻、連續(xù)采集；并針對實測數(shù)據(jù)，提出海量數(shù)據(jù)的批量處理與分析方法，基于MATLAB平臺編寫了瀝青路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)批量處理與分析程序，實現(xiàn)對海量原始數(shù)據(jù)的快速、自動過濾和篩選，提取動力響應(yīng)峰值和響應(yīng)時間等關(guān)鍵信息。 其次，對車輛軸載作用下瀝青路面動力響應(yīng)特征及分布規(guī)律進(jìn)行分析。實測典型車輛荷載作用下瀝青路面動力響應(yīng)的時程變化規(guī)律及空間分布特征，對比分析不同車速、軸重、溫度等工況下的瀝青路面動力響應(yīng)。對車輛荷載作用下，瀝青路面結(jié)構(gòu)三向應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)的統(tǒng)計分布規(guī)律進(jìn)行研究，對比4個路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布，以評價其使用性能。研究瀝青路面應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)與車輛軸重、速度、路面溫度、瀝青層厚度、模量等參數(shù)之間的關(guān)系，建立瀝青路面車輛荷載響應(yīng)預(yù)估模型。 再次，對FWD荷載作用下瀝青路面響應(yīng)進(jìn)行研究。設(shè)計并實施現(xiàn)場FWD荷載測試試驗，對比不同路面結(jié)構(gòu)在不同溫度、不同荷載作用下路表彎沉值的大小，并根據(jù)彎沉值反算各路面結(jié)構(gòu)在不同溫度下的模量。分析FWD荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性和分布規(guī)律，研究路面內(nèi)部動力響應(yīng)與路表彎沉之間的關(guān)系，，并建立瀝青路面FWD荷載響應(yīng)預(yù)估模型。 而后，對瀝青路面溫度場的分布及預(yù)測進(jìn)行研究。根據(jù)實測路面溫度，分析不同季節(jié)瀝青路面溫度隨時間的變化規(guī)律及空間分布特征，并對一年內(nèi)路面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，獲取了瀝青路面日、月最高、最低及平均溫度的分布規(guī)律�；诩值貐^(qū)瀝青路面溫度實測數(shù)據(jù)與氣象資料，驗證已有溫度預(yù)估模型的適用性，選用合適模型進(jìn)行修正，并采用實測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立適用于吉林地區(qū)的瀝青路面溫度場預(yù)估模型。 最后，對瀝青路面車轍性能及疲勞壽命預(yù)測進(jìn)行研究�；诂F(xiàn)場實測數(shù)據(jù)及實驗室內(nèi)材料參數(shù)試驗，建立長壽命瀝青路面車轍預(yù)估模型和疲勞開裂預(yù)估模型，并對試驗路車轍和疲勞性能進(jìn)行預(yù)估，獲取了4個路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下的車轍深度及疲勞壽命預(yù)測值。 本文重點對光纖光柵傳感器實測數(shù)據(jù)的處理和分析方法進(jìn)行研究，獲取了瀝青路面動力響應(yīng)特征和溫度場分布特征，并建立瀝青路面響應(yīng)預(yù)估模型和性能預(yù)估模型，具有較高的工程應(yīng)用價值和參考性。
【圖文】：

法性能預(yù)估模型選取參數(shù)，并基于實測響應(yīng)數(shù)據(jù)及室內(nèi)材料試驗參數(shù)建立瀝青路面車轍和疲勞開裂預(yù)估模型，對瀝青路面車轍性能及疲勞壽命進(jìn)行預(yù)估。圖1-1 研究技術(shù)路線圖

a) 水平向應(yīng)變傳感器 b) 豎向應(yīng)變傳感器c) 溫度傳感器 d) 土壓力計圖2-1 光纖光柵類傳感器根據(jù) 4 個路面結(jié)構(gòu)組合形式，設(shè)計各路面結(jié)構(gòu)測試斷面?zhèn)鞲衅鞑荚O(shè)方案，傳感器布設(shè)位置平面圖及橫斷面圖分布如圖 2-2和圖 2-3所示。具體埋設(shè)方案為：縱向應(yīng)變傳感器 8 個，其中 6 個位于瀝青層底部，分兩行對稱布置于左側(cè)輪跡帶中心線兩側(cè)，另外 2 個沿輪跡帶布置于 ATB-25 瀝青層底；橫向應(yīng)變傳感器布設(shè)方案與縱向應(yīng)變傳感器相同，在瀝青層底部形成 3×4 水平向應(yīng)變傳感器陣列；豎向應(yīng)變傳感器 5 個，其中 2 個沿輪跡帶前后布置于基層頂部，另
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U416.217

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2560666