[發明專利]一種雙層車轍板瀝青混合料橫向變形監測系統及方法

有效

• 申請號: 201910361089.7
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110187085B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 高俊啟;俞佳煒;張強;魯洪強;盛余祥;劉鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42;G01B11/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種雙層車轍板瀝青混合料橫向變形監測系統及方法，系統包括：六個FBG傳感器、雙層車轍板試件、車轍試驗儀、光纖光柵解調儀、監控終端；FBG傳感器安裝在雙層車轍板試件的內部及表面，雙層車轍板試件設在車轍試驗儀內部，FBG傳感器通過光纖跳線與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀通過數據線與監控終端連接。本發明不僅可以監測路面表面的橫向變形規律，還可以獲得路面結構內部橫向變形規律。

技術領域

本發明屬于路面結構應力應變監測技術領域，具體指代一種基于FBG技術的雙層車轍板瀝青混合料橫向應變監測系統及方法。

背景技術

瀝青路面具備良好的路用性能，但也有諸多缺點，其中車轍就是瀝青路面主要病害之一。路面車轍發生后對路面服務使用性能會產生很大的破壞和影響，嚴重影響行車舒適度和安全性，且一經形成便很難處治，車轍損壞所帶來的養護維修費用也比較昂貴。如何防治車轍病害，提高公路建設的經濟和社會效益，已成為道路科研學者們的首要任務。因此，對于瀝青面層高溫穩定性和車轍發展規律的研究便顯得尤為重要。

光纖光柵傳感器(FBG)相比于傳統的檢測儀器具有穩定性好、結構簡單、精度高、耐腐蝕、抗電磁干擾、體積小等優點在道路工程方面開始廣泛應用。有關學者將光纖光柵傳感器粘貼在單層車轍板試件表面右側，用以監測車轍板表面瀝青混合料的橫向流動規律，從側面揭示其車轍發展規律，試驗結果表明：這種測量方法可以用于瀝青混合料的車轍監測。但是，上述測量方法只適合于5cm的路面厚度，無法測量路面內部的變形。在車輛荷載的作用下，路面變形是整體變形，不僅是路面表面發生形變，路面內部也產生形變，且路面內部的形變可能比表面的形變更大、更明顯。結合內部的形變數據，對路面瀝青混合料抗變形能力評價會更可靠。另外，路面結構一般是不同材料的多層結構。路面表面的形變僅能反映表面材料的性能，不能反映下部其他材料的變形性能，更不能反映路面結構組合在荷載作用下對整體結構抗變形能力的影響。為此，本專利根據最優化測量點位研究成果，提出新的監測方法。

研究人員在評價瀝青混合料高溫穩定性時往往注重的是其動穩定度和變形量的對比，對于雙層車轍板試件亦是如此，且很少注重車轍發展過程中其內部的變形規律，要想確切把控瀝青混合料車轍變化規律與產生機理，應變最能反映結構內部的局部特性，它是材料與結構的重要物理特性以及結構健康監測中最為重要的參量，而車轍主要是瀝青混合料的橫向流動變形造成的，因此本發明借助光纖光柵在工程中的應變監測技術，將不同類型的瀝青混合料以雙層車轍板的形式進行試驗，在高溫下長時間捕捉其內部結構的流動狀態，分別對上下板表面瀝青混合料的橫向應變發展規律做詳細分析，為瀝青路面結構設計提供指導。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種雙層車轍板瀝青混合料橫向變形監測系統及方法，以解決現有車轍試驗工作量巨大，試驗結果變異性較大，未能反映結構組合和瀝青混合料內部結構在高溫條件下受到輪載的間接反復地作用產生流動而失穩的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種雙層車轍板瀝青混合料橫向變形監測系統，包括：六個FBG傳感器、雙層車轍板試件、車轍試驗儀、光纖光柵解調儀、監控終端；FBG傳感器安裝在雙層車轍板試件的內部及表面，雙層車轍板試件設在車轍試驗儀內部，FBG傳感器通過光纖跳線與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀通過數據線與監控終端連接。

進一步地，所述雙層車轍板試件的上層板厚4cm，下層板厚6cm，制作時先碾壓成型下層板，然后噴灑0.4L/m²改性乳化瀝青，再進行上層板成型；可以精確地建立不同厚度、不同材料、不同層間結合狀態的瀝青路面兩層面層結構體系。

進一步地，所述六個FBG傳感器的直徑均為1mm，包括上層板表面三個傳感器A1、A2、A3和下層板表面三個傳感器B1、B2、B3，其中傳感器A1、B1距輪跡中心線55mm；傳感器A2、B2距輪跡中心線70mm；傳感器A3、B3距輪跡中心線85mm。能夠準確獲取最佳位置瀝青路面兩層面層橫向變形場，能夠對瀝青路面面層抗變形能力進行可靠評價。