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基于光纤光栅技术的沥青路面车辙预估方法研究
| 论文题名： | 基于光纤光栅技术的沥青路面车辙预估方法研究 |
| 关键词： | 光纤光栅技术;沥青路面;车辙预估;变形规律;非线性粘弹模型 |
| 摘要： | 沥青混合料的永久变形（车辙)是柔性路面体系最重要的几种破坏类型之一。车辙直接影响沥青路面的使用性能和舒适性，对汽车行驶的安全性造成危害，而且车辙深度不断积累会造成路面的严重病害。因此合理地预估车辙在我国现阶段的路面设计和管理中是十分必要的。本文应用非线性粘弹流变模型理论，结合光纤光栅实测信息，研究在实际车辆荷载作用下的沥青路面永久变形的发展规律和车辙预估的方法，主要的工作包括以下几点： 首先，从粘弹力学和模型理论的基本概念入手，介绍了粘弹流变学的一些基本元件和组合模型。通过对沥青混合料应变曲线变形特征的分析，明确了其蠕变破坏曲线中需包含的衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个典型阶段，并有针对性地利用可用于非线性分析的变截面粘壶元件，建立了适用于描述沥青混合料非线性变形特征的五参数粘弹模型。 其次，针对提出的非线性粘弹模型，从试验分析出发进一步对其功能特性进行分析。通过室内重复加载蠕变试验获取用于沥青路面车辙分析和计算的相关参数，继而进行了模型变形曲线的特性分析和流动性能分析，对模型曲线的阶段蠕变规律和流动数指标分别进行了计算和验证，进一步对动态粘弹参数进行了拟合计算和分析，并提出了反映沥青混合料加速变形能力的加速指标 Nη。 再次，针对光纤光栅传感器路用过程中存在的传感器封装材料与沥青混合料难以协同变形、传感器埋设的成活率低和荷载的作用位置识别等问题，通过采用试验标定、工艺改进和模块设计等方法，使光纤光栅传感器能适用于道路工程施工和运营过程中的各种恶劣工况，并经过一系列室内试验和野外试验路埋设和监测的验证，说明光纤光栅传感器有着较为可靠的路用性能。 最后，将非线性粘弹模型理论和光纤光栅实测技术进行了系统的融合，集成了光纤光栅传感器实测的应变、加载时间和温度等路面响应信息和待测沥青路面的结构、气候和交通量等环境信息建立了基于光纤光栅实测信息的沥青路面车辙预估方法和计算流程，并依托 ALF加速加载试验进行了沥青路面车辙预估的试验修正和计算，预估的结果与 ALF加速加载试验的结果基本一致，这验证了基于光纤光栅实测信息的沥青路面车辙预估方法的正确性。 本文在沥青路面实测分析应用技术和光纤光栅传感器路用技术方面所做的一系列工作，将有助于推广光纤光栅实测技术在道路工程，特别是道路健康监测和分析系统中的应用，促进工程研究领域内研究方法和工具的更新，以对沥青路面的车辙研究理论和分析技术提供支持和帮助。 |
| 作者： | 陈凤晨 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 谭忆秋 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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