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基于光纤Bragg光栅技术的沥青路面动载测试分析的试验研究
| 论文题名： | 基于光纤Bragg光栅技术的沥青路面动载测试分析的试验研究 |
| 关键词： | 沥青路面;动载测试;光纤Bragg光栅技术;力学性能;应变特性 |
| 摘要： | 论文基于光纤光栅传感技术，并结合沥青混凝土路面结构及施工特点，选用轮胎橡胶作为光纤光栅传感器封装材料，设计了一种用于监测沥青混凝土应变的传感器，并通过静载及动载试验，验证了传感器用于监测沥青混凝土结构内部应变变化规律的可行性。 对封装材料进行常温及高温力学性能试验。试验结果表明：不同温度下封装材料的性能较为稳定，其极限抗拉强度稳定在47～51MPa，极限抗压强度范围为87～95MPa，弹性模量是129～137MPa。设计了应变传感器结构为100mm×10mm×10mm，确定了传感器的封装工艺，并对光纤光栅进行封装得到应变传感器。 根据传感器的结构设计制作了传感器标定系统，标定后得出传感器应变灵敏度系数为5.5768pm/με，较裸光纤光栅灵敏度系数（1.1pm/με）的提高了5.1倍，应变增敏效果明显；传感器的温度灵敏度系数为0.0084nm/℃，较裸光纤光栅温度灵敏度系数（11.2pm/℃）降低了26.3％，起到了温度减敏效果。 传感器埋入SMA-13制作的车辙试件内，通过静载试验得出荷载与沥青混凝土应变之间的关系为：ε=0.044F-0.778。利用ANSYS有限元分析软件模拟静载试验，得到理论下荷载与传感器埋入点处微应变之间的关系为：εANSYS=0.048F-0.1326。试验与理论分析较为接近，传感器可以较好的反映出沥青混凝土结构内部的应变。 动载试验包括车辙试验、铅球冲击试验及起落架落震冲击试验。车辙试验得出传感器波峰随时间的变化趋势为：-y=′61053t-0.072530.7923339.2t2+t-；由于铅球冲击试验过程存在不可控因素，波长变化无法反映动载作用下的应变变化趋势；起落架落震冲击试验得出传感器波峰随时间变化趋势为：-y=′110103-t-′51062t+0.065719.337t-。 静、动载试验表明：传感器能够较好地反映出沥青混凝土在荷载作用下的应变特性，输出信号稳定。传感器在车辙试件成型以及动荷载作用下均未发生破坏，成活率高，满足施工及应变监测要求，传感器可以用来监测沥青混凝土结构内部应变变化规律。 |
| 作者： | 李科 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 解建光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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