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高寒地区沥青路面服役场监测与热-力作用效应研究
| 论文题名： | 高寒地区沥青路面服役场监测与热-力作用效应研究 |
| 关键词： | 高寒地区;沥青路面;应变测试;光纤光栅传感器;有限元分析;服役场;热-力作用效应 |
| 摘要： | 高寒地区空气稀薄紫外线强，加速了沥青路面材料的老化进程，导致沥青粘结性变差。太阳辐射和外界气温交互作用使路面结构产生较大的温度应力，从而发生疲劳开裂，同时冷暖交替的外界气温使路基处于冻融循环状态，进一步加剧了路面病害的产生。因此，如何正确监测路面结构与材料现场服役行为，研究和开发沥青路面服役性能长期智能监测系统，对分析高寒地区沥青路面破坏机理，提高路面服役水平具有重要意义。 依托西宁-丽江高速公路共和至玉树段工程建设项目，结合当地工段的地理、气候环境及路面结构设计，开发沥青路面服役性能智能监测系统。合理选择路面监测点的位置，并在沥青路面各结构层层底埋设温度传感器，沥青面层层底及下基层层底埋设横向、纵向和竖向三个方向的应变传感器，实现沥青路面服役状态的主动监控。分别采用基于光学原理的光纤光栅传感器和基于电学原理的电阻式-电容式传感器，实现感知原件的组装；采用自主设计加工的网格钢套保护AOSON-AM2302数字温度湿度传感器并用硅胶封端，同时，运用滴胶固定应变片的方法，成功解决了温湿度传感器和应变片在沥青路面内的存活问题；采用沥青混合料车辙板试验和柱形抗压试验，研究不同封装材料对光纤光栅应变传感器与沥青混合料的变形协调性的影响，优选出了适用于施工现场并且测试数据可靠的传感器，同时检验了所选应变传感器测试的有效性；将加工成型好的传感器运用在室外试验监测点，模拟现场路面实测，验证了沥青路面服役性能长期智能监测系统设计方案的可行性；根据室外试验监测点测试结果，进一步完善测试系统的设计方案后，在青海省玛多县共和至玉树路段建立监测点；最后，采用有限元软件对测试点路面服役状态进行模拟计算，分析了高寒地区沥青路面在温度应力和荷载应力作用下沥青路面的受力状态。 结果表明，光纤光栅温度传感器能准确测试沥青路面结构内部温度；优选的光纤光栅应变传感器能可靠测试沥青路面应变；通过滴胶固化处理的应变片能对沥青路面应变进行测试；低温季节，沥青路面最大纵向温度拉应力达到0.72MPa，在行车荷载的耦合作用下产生路面横向裂缝；路面在30万次标准轴载作用后，路表产生5.1mm的竖向累计变形。 |
| 作者： | 吴文飞 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 陈华鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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