行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。

基于光纤布拉格光栅传感器的永久路面结构响应监测研究

依托河北京德高速新建项目,开展了光纤布拉格光栅(FBG)传感器在永久路面结构力学响应监测中的应用研究。提出了FBG传感器监测路面结构面层、基层和路基力学响应的一种布设方案;结合布设方案,统计了FBG传感器在沥青混合料面层、水泥稳定碎石基层和无机结合料稳定土路基实际施工环境中的存活率;结合成活传感器施工过程的监测数据,分析了传感器在评估施工压实均匀性中的应用;通过车辆加载实验,分析了动载作用下车辆轴载、轴型和速度对结构层应变响应的影响规律。研究表明:路面实际工况下,传感器的成活率不高且面层传感器成活率最低,说明沥青混合料层的高温施工环境对传感器存活极为不利;成活的FBG传感器与面层、基层和路基材料具有较好的协同变形特性,可以实现结构层施工碾压过程均匀性的评估分析和动载作用下路面结构力学响应的监测。