沥青路面用光纤光栅温度传感器校准方法研究

为了准确修正应用光纤光栅传感技术监测得到的沥青路面应变响应信息,并为沥青路面温度场实测提供有效的技术手段,针对光纤光栅温度传感器在沥青路面应用的标定方法及输出特征展开了研究.采用水浴方法对使用前传感器进行标定;通过对碾压成型后的复合车辙板试件内温度传感器的再次标定,分析了沥青路面碾压工艺对埋设光纤光栅温度传感器标定结果的影响;采用车辙试验仪对成型的复合车辙板进行碾压,模拟分析荷载对光纤光栅温度传感器输出结果的影响.结果表明：二次多项式拟合可满足温度误差不超过±0.5℃的标定合格标准,符合光纤光栅温度传感器的标定模型;复合车辙试件成型12h的温度传感器标定结果与水浴标定结果差距较大,但2d后的标定结果差距减小;荷载会对温度传感器的输出信息产生影响,但响应信息仍能保证精度.     

New approach for calculating permanent deformation in asphalt pavement

A new approach using the Fiber Bragg Grating(FBG)sensor and viscoelastic model to monitor and analyze the internal strain and temperature of asphalt pavement is proposed.Some parameters including peak strain,temperature and loading time were calculated with the application of multi-dimensional sensors group.These parameters were incorporated with viscoelastic model of five units to evaluate the permanent deformation of pavement.An application example was conducted,and the results show that it is feasible to analyze and calculate the permanent deformation of pavement structures with FBG sensors.     

室内车辙试验的相似性分析

为了分析室内车辙试验与实际沥青路面结构受力状态的相似性,基于相似理论采用有限元数值模拟的方法建立了室内车辙试验改进模型.首先,应用相似理论推导出沥青路面结构和车辙试验改进模型各参量间的相似关系;其次,选用3种典型的路面结构,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,得出这3种结构在双轮荷载作用下的荷载影响范围,进而应用相似理论得出路面全结构的车辙试验模型尺寸,应用力学响应等效,最终确定复合板结构车辙试验改进模型的所有参数并进行车辙试验验证了改进模型的正确性.     

SBS改性沥青低温性能的影响因素分析

寒冷地区沥青路面的低温开裂是各国普遍存在的问题,人们常采用SBS改性沥青来改善沥青的低温性能．但是,SBS改性沥青是一个复杂的体系,它的低温性能受到改性剂结构、改性剂掺量、基质沥青标号等各种因素的共同影响．为了找到主要影响因素,采用正交试验的方法,应用动态剪切流变仪DSR(Dynamic Shear Rheometer)实测低温性能作为评价指标,分析了各因素对其低温性能的影响,结果表明基质沥青的标号是最主要的影响因素．     

饱水沥青路面动力响应的空间分布分析

水-荷载的耦合作用是沥青路面早期损坏的主要原因之一。首先基于饱和多孔介质理论，建立饱水沥青路面动力响应分析的三维有限元模型，并给出了荷载作用形式、边界条件和材料参数；而后对比分析了动态荷载作用下，饱水沥青路面和无水沥青路面的竖向位移、竖向应力、剪应力和孔隙水压力的空间分布情况。结果表明，与无水状态相比，饱和状态下沥青路面的应力场和位移场都发生了变化，且出现了较大的孔隙水压力的正负逆转，这种孔隙水压力的反复作用将导致集料和沥青粘结的破坏。     

DC Ⅰ型混合植物沥青混合料路用性能评价及改善

采用玉米加工过程中的副产品DC-Ⅰ型植物沥青,制备了混合植物沥青(BDC-Ⅰ)及SBS改性混合植物沥青(BMDC-Ⅰ),评价了其混合料的路用性能,并针对混合料水稳定性提出了改善措施.首先,采用原子力显微镜(AFM)研究了2种沥青的组分相容性;其次,针对不同路面层位对沥青材料性能的要求,利用BDC-Ⅰ及BMDC-Ⅰ分别拌制AC-25和AC-20混合料,并综合评价了其路用性能,结果表明DC-Ⅰ型植物沥青的掺入使混合料的高温性能有所改善,对低温性能影响不大,但明显降低了其水稳定性;最后,基于马歇尔试件浸水20d的试验结果,明确了造成混合料水稳定性不足的主要原因是DC-Ⅰ型植物沥青具有一定的水溶性.因此,选用3种外掺剂Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ对其进行化学改性,通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验发现外掺剂Ⅰ的效果较明显,其混合料水稳定性大幅改善.研究表明,经外掺剂改性后植物沥青混合料路用性能优良,其化学改性将是未来研究的重点.     

重载沥青路面结构组合的抗车辙性能分析

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能．结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好．在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能．     

随机不平度激励下车辆-沥青路面动力学响应分析

高效准确地获取随机不平度激励下车辆-沥青路面交互作用特性,对路面友好型车辆设计、路面服役性能评估极为必要.采取解析法和顺序解耦的求解思路,首先推导随机不平度激励下1/4车辆模型的随机动荷载;而后借助相对坐标变换和Fourier积分变换,基于波传递方法,推导移动车辆随机动荷载作用下黏弹性多层体系沥青路面动力响应解析解,并编制相应的数值计算程序.通过车辆-路面动力学响应算例分析,得出沿车辆移动方向各纵向位置处的沥青路面动力响应幅值与随机动荷载相关.通过车辆-路面系统参数影响分析,可以发现,降低悬架和轮胎刚度系数、增大悬架阻尼系数可以降低沥青层底纵向应变,有利于提高路面疲劳寿命;轮胎阻尼系数对路面动力响应几乎无影响;路面不平度的劣化会显著加剧路面疲劳损伤;增大车辆移动速度会降低沥青层底纵向应变均值,但会增大其变异系数,故为了准确评估路面疲劳寿命,需充分考虑车辆移动速度对动力响应均值和变异系数的综合影响.     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形评价方法

研究光纤光栅传感器与沥青混合料之间的协调变形性能是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。针对已开发的两种不同模量传感器（根据应用特性分为3类）,设计了传感器与沥青混合料协同变形评价的试验方法,采用静态和动态两种加载模式进行沥青混合料试件的应变测试。结果表明,采用应变修正后的光纤光栅应变传感器进行路面结构内部应变实测是可行的;模量匹配光纤光栅应变传感器与其它类型传感器相比具有较好的测试效果,同时该类型传感器在一定程度上能够反映出沥青混合料的累积变形。     

车辆移动荷载下黏弹性沥青路面的弹性等效方法

沥青路面设计规范中采用的力学模型是静载作用下弹性多层体系，而实际车辆作用为移动荷载，沥青层也表现为黏弹性。如何在路面设计中选取合适的弹性模量，从而近似表征移动荷载作用下黏弹性多层体系的力学行为是核心问题。首先，推导移动荷载作用下弹性/黏弹性多层体系力学响应解析解，获得各层力学响应与模量之间的理论关系。其次，基于理论关系，提出弹性模量的等效原则及流程，并以黏弹性三层体系为例，对比等效前后的力学响应分布和模量，验证弹性等效方法的有效性；最后，基于神经网络算法，以各沥青层黏弹参数、温度及车速为输入、等效弹性模量为输出，建立等效弹性模量预估模型。结果表明：等效弹性模量可在数值上反映黏弹性层的性质；各类力学响应分布在等效前后基本一致，证明此方法可有效地将移动荷载作用下黏弹性多层体系等效到静载作用下弹性多层体系；等效弹性模量预估模型可为沥青路面设计提供准确力学参数。