【摘要】：瀝青路面由于長(zhǎng)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(diǎn)。 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(shí)測(cè)分析法。然而前兩種研究手段由于計(jì)算過(guò)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的支持，分析結(jié)果的真實(shí)性和有效性無(wú)從驗(yàn)證。而實(shí)測(cè)分析手段有效彌補(bǔ)了上述缺陷，使得分析過(guò)程更加簡(jiǎn)便，研究結(jié)果更加準(zhǔn)確。針對(duì)上述問(wèn)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(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)對(duì)瀝青路面動(dòng)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(jì)光纖光柵傳感器布設(shè)方案并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，建立瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)長(zhǎng)期、高頻、連續(xù)采集；并針對(duì)實(shí)測(cè)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(tái)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(shí)現(xiàn)對(duì)海量原始數(shù)據(jù)的快速、自動(dòng)過(guò)濾和篩選，提取動(dòng)力響應(yīng)峰值和響應(yīng)時(shí)間等關(guān)鍵信息。 其次，對(duì)車輛軸載作用下瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)特征及分布規(guī)律進(jìn)行分析。實(shí)測(cè)典型車輛荷載作用下瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)的時(shí)程變化規(guī)律及空間分布特征，對(duì)比分析不同車速、軸重、溫度等工況下的瀝青路面動(dòng)力響應(yīng)。對(duì)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(jì)分布規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)比4個(gè)路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布，以評(píng)價(jià)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(duì)FWD荷載作用下瀝青路面響應(yīng)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)FWD荷載測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)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(dòng)力響應(yīng)特性和分布規(guī)律，研究路面內(nèi)部動(dòng)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(duì)瀝青路面溫度場(chǎng)的分布及預(yù)測(cè)進(jìn)行研究。根據(jù)實(shí)測(cè)路面溫度，分析不同季節(jié)瀝青路面溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律及空間分布特征，并對(duì)一年內(nèi)路面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與氣象資料，驗(yàn)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(shí)測(cè)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(chǎng)預(yù)估模型。 最后，對(duì)瀝青路面車轍性能及疲勞壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行研究�；诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)材料參數(shù)試驗(yàn)，建立長(zhǎng)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(duì)試驗(yàn)路車轍和疲勞性能進(jìn)行預(yù)估，獲取了4個(gè)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(cè)值。 本文重點(diǎn)對(duì)光纖光柵傳感器實(shí)測(cè)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(dòng)力響應(yīng)特征和溫度場(chǎng)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(jià)值和參考性。
【圖文】：

法性能預(yù)估模型選取參數(shù)，并基于實(shí)測(cè)響應(yīng)數(shù)據(jù)及室內(nèi)材料試驗(yàn)參數(shù)建立瀝青路面車轍和疲勞開裂預(yù)估模型，對(duì)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(jì)圖2-1 光纖光柵類傳感器根據(jù) 4 個(gè)路面結(jié)構(gòu)組合形式，設(shè)計(jì)各路面結(jié)構(gòu)測(cè)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(gè)，其中 6 個(gè)位于瀝青層底部，分兩行對(duì)稱布置于左側(cè)輪跡帶中心線兩側(cè)，另外 2 個(gè)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(gè)，其中 2 個(gè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U416.217

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2560666