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原文传递基于FBG的沥青混合料车辙横向变形监测及性能评价研究

论文题名：	基于FBG的沥青混合料车辙横向变形监测及性能评价研究
关键词：	沥青混合料;车辙规律;横向变形;有限元模拟;FBG传感器;路用性能
摘要：	根据党的十九大会议精神，我国交通运输发展应坚持稳中求进，推动高质量发展。车辙病害作为沥青路面结构最重要的损伤形式之一，严重影响了我国人民的道路交通安全与经济利益，因此要加强沥青路面车辙的研究与治理。目前针对沥青路面车辙的发展评估主要是基于车辙竖向位移变形，而对车辙横向变形的研究相较不足。本文基于室内车辙试验采用表贴式FBG传感器，设计车辙横向变形实时监测系统，结合有限元模拟对车辙横向变形发展规律进行研究，探究车辙横向变形与竖向位移变形之间的关系，从横向变形的角度对沥青混合料的抗车辙性能进行评价研究，经研究分析发现：　　1、车辙竖向位移变形曲线与混合料表面横向应变发展曲线具有相似发展规律，即前期发展较为迅速，后期逐渐减缓，车辙竖向位移变形与横向位移变形之间具有良好的相关性，通过光纤光栅传感器监测沥青混合料横向应变场可以很好地反映车辙发展状态。　　2、室内车辙试验中，车辙板试件的凸起变形主要产生于轮迹两侧0~70mm的范围内，该范围内的混合料表面横向应变以拉应变为主；试件压缩变形主要产生于轮迹两侧表面70~125mm的范围以及板体中下层位置，该范围内的混合料在车辙发展过程中稳定发展横向压应变。通过对不同试验条件下的沥青混合料车辙横向变形进行试验监测与模拟分析，探究沥青混合料车辙横向变形一般发展规律，结果表明混合料抗车辙性能越强，则车辙横向位移变形越稳定。　　3、应用ABAQUS有限元软件对车辙横向变形瞬态响应及车辙横向应变场发展过程进行模拟分析，通过3D模拟结果发现，车辙板在轮载一次往返作用过程中，混合料表面对应轮载移动共出现两次横向应变峰值，受混合料黏弹性质影响，轮迹近端混合料第二次应变峰值大于第一次应变峰值，随着距离的增加，混合料第二次应变峰值逐渐衰减并小于第一次应变峰值。　　4、通过2D模拟结果发现，轮迹下方区域混合料在轮载挤压作用下向两侧流动推移，形成两侧表面凸起变形。同时受四周模具限制影响，混合料在推挤至模具边缘时无法继续向外流动，最终导致板体两侧及中下层混合料产生较大横向压应变。最大拉应变与最大压应变均产生于板体中层区域，混合料抗车辙能力越强，该区域范围越小。　　5、轮迹近端混合料横向变形较不稳定，两侧受压区域混合料的横向应变能更好反映混合料抗车辙性能的差异性，提出以轮迹两侧75~110mm范围内混合料的横向变形速率作为评价沥青混合料抗车辙性能的指标，为评价沥青混合料抗车辙性能以及沥青路面车辙发展状态实时监测评估提供一定参考依据。横向变形速率越小，混合料的抗车辙性能越强；横向变形速率越大，混合料的抗车辙性能越弱。
作者：	李昊
专业：	建筑与土木工程
导师：	高俊启
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2022