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路面结构动力响应信息初步监测及分析

作　者: 孙宗杰
导　师: 董泽蛟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面 动力响应 监测系统 疲劳分析
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


传统的路面结构响应测试难以获取路面在车辆荷载与环境因素耦合作用下的实际受力状况,无法为沥青路面的结构设计方法以及路用性能评价提供数据支撑。而实现路面结构信息的适时采集、处理与分析,不仅能够验证路面结构设计与计算的结果,保证设计与实体工程的统一,而且还可以分析出沥青路面结构内部响应衰变规律,澄清沥青路面损坏机理,预估路面使用寿命,进而提出合理的路面养护方案。为此,本文针对路面结构常见的病害形式,分析确定不同损坏类型的特点、评价指标及关键位置,进行基于光纤传感技术的路面动力响应信息监测系统设计与实施。而后,根据目前的工作进展,针对路面疲劳开裂,结合室内材料疲劳性能评价,进行实际路面疲劳寿命预估的初步研究。首先,进行沥青路面典型结构动力响应监测系统设计、现场实施以及数据规律的初步分析。分析路面常见损坏现象的原因及特点,结合沥青路面设计与评价方法的研究,确定影响路面结构监测的关键部位和测试指标;针对不同类型传感器的工作原理、用途以及待埋设部位,进行传感器的埋设工艺研究,实施监测系统设计以及部分布设工作;进行部分路面结构现场响应实测结果的初步分析,分析不同车速、不同车重以及不同路面结构层位处的路面响应规律。其次,基于室内小尺寸试验进行不同测试手段应变测试结果的比对与分析。基于应变片与传感器测试原理与影响因素分析,开发电阻式应变片在车辙试件中的埋设工艺,完成基于应变片与光纤传感器两种不同测试技术手段的车辙试验,建立两种测试方式的回归关系;借助室内小梁试件三点弯曲试验方法,将电阻式应变片测试的梁底弯拉应变信息与理论应变进行对比,建立传感器测试结果的标定公式。最后,针对沥青路面疲劳损坏问题,进行基于路面结构内部模量衰减信息的路面疲劳寿命初步研究。开展室内三点弯曲疲劳试验,建立路面材料疲劳方程,结合路面动力响应实测信息,给出试验路段路面疲劳寿命预估方法。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-30
  1.1 课题背景及意义  8-9
    1.1.1 研究背景  8
    1.1.2 研究目的与意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-27
    1.2.1 路面结构动力响应测试综述  9-25
    1.2.2 光纤光栅技术在沥青路面测试中的应用  25-27
  1.3 课题来源及主要研究内容  27-30
    1.3.1 课题来源  27
    1.3.2 主要研究内容  27-28
    1.3.3 主要技术路线  28-30
第2章 沥青路面结构动力响应监测系统  30-68
  2.1 沥青路面损坏类型及评价指标分析  30-33
    2.1.1 损坏类型分析  30-32
    2.1.2 沥青路面疲劳设计指标  32-33
  2.2 路面结构信息监测系统设计  33-44
    2.2.1 测试指标及传感器布设依据  33-38
    2.2.2 传感器布设方案及选型  38-44
  2.3 现场布设工艺  44-51
    2.3.1 传感器详细布设工艺  45-49
    2.3.2 检查井与保护盒的安装  49
    2.3.3 传感器系统组的空间定位  49-50
    2.3.4 数据采集系统  50-51
  2.4 路面结构动力响应影响因素分析  51-66
    2.4.1 车辆行驶速度对路面结构应变响应的影响  51-58
    2.4.3 车辆荷载大小对路面结构应变响应的影响  58-63
    2.4.4 不同路面层位处应变响应分析  63-66
  2.5 本章小结  66-68
第3章 基于室内小尺寸试验的应变比对研究  68-83
  3.1 基于三层车辙试件的传感器与应变片对比试验  68-79
    3.1.1 试验所用器材及设备  68-69
    3.1.2 电阻式应变片与光纤光栅传感器原理简介  69-71
    3.1.3 试件材料制备及试验方法  71-76
    3.1.4 基于车辙试验的路面结构动力响应测试  76-77
    3.1.5 试验结果处理及分析  77-79
  3.2 基于小梁弯曲试验的应变片标定  79-81
    3.2.1 标定原理  80
    3.2.2 标定试验  80
    3.2.3 试验结果  80-81
  3.3 光纤光栅传感器数据标定  81
  3.4 本章小结  81-83
第4章 路面结构疲劳寿命预估初步研究  83-94
  4.1 室内沥青混合料疲劳寿命试验评价  83-92
    4.1.1 现有室内试验评价方法  83-84
    4.1.2 室内沥青混合料疲劳试验  84-87
    4.1.3 疲劳性能分析  87-92
  4.2 实际路面疲劳性能初步分析  92-93
    4.2.1 基于路面劲度模量衰减信息的疲劳寿命初步预估方法  92-93
    4.2.2 基于路面水平应变衰减信息的疲劳寿命初步预估方法  93
  4.3 本章小结  93-94
结论  94-96
  一、主要结论  94-95
  二、本文的创新点  95
  三、展望  95-96
参考文献  96-101
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果  101-103
致谢  103

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 路基、路面工程 > 路面工程 > 路面：按使用材料分 > 沥青路面
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