吉林長壽命瀝青路面動力響應分析及性能預估.pdf

1、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作用，導致其易產(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構響應狀況成為目前道路領域的研究熱點。
　　常見的瀝青路面結構響應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

2、較為復雜、部分參數(shù)難以獲取，給相應研究造成諸多不便，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，研究結果更加準確。針對上述問題，本研究在瀝青路面結構內(nèi)部布設傳感器以采集瀝青路面動力響應數(shù)據(jù)，重點對瀝青路面動力響應規(guī)律的分析及性能預估模型的建立進行研究。
　　首先，設計光纖光柵傳感器布設方案并進行現(xiàn)場實施，建立瀝青路面結構信息監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)瀝青路面動力響應遠程

3、、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構響應數(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，提取動力響應峰值和響應時間等關鍵信息。
　　其次，對車輛軸載作用下瀝青路面動力響應特征及分布規(guī)律進行分析。實測典型車輛荷載作用下瀝青路面動力響應的時程變化規(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。對

4、車輛荷載作用下，瀝青路面結構三向應力、應變響應的統(tǒng)計分布規(guī)律進行研究，對比4個路面結構響應分布，以評價其使用性能。研究瀝青路面應力、應變響應與車輛軸重、速度、路面溫度、瀝青層厚度、模量等參數(shù)之間的關系，建立瀝青路面車輛荷載響應預估模型。
　　再次，對FWD荷載作用下瀝青路面響應進行研究。設計并實施現(xiàn)場FWD荷載測試試驗，對比不同路面結構在不同溫度、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構在不同溫度下的模量。分析F

5、WD荷載作用下，路面結構動力響應特性和分布規(guī)律，研究路面內(nèi)部動力響應與路表彎沉之間的關系，并建立瀝青路面FWD荷載響應預估模型。
　　而后，對瀝青路面溫度場的分布及預測進行研究。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。基于吉林地區(qū)瀝青路面溫度實測數(shù)據(jù)與氣象資料，驗證已有溫度預估模型的適用性，選用合適模型進行修正

6、，并采用實測數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立適用于吉林地區(qū)的瀝青路面溫度場預估模型。
　　最后，對瀝青路面車轍性能及疲勞壽命預測進行研究。基于現(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估模型和疲勞開裂預估模型，并對試驗路車轍和疲勞性能進行預估，獲取了4個路面結構在荷載作用下的車轍深度及疲勞壽命預測值。
　　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行研究，獲取了瀝青路面動力響應特征和溫度場分布特征，并建立瀝青