伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展而出現(xiàn)的大交通量、渠化交通、多軸重載等交通狀況對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施及其整體服務(wù)水平提出了更高的要求，尤其是國網(wǎng)干線道路系統(tǒng)，繁重的交通使得其較為薄弱的路面結(jié)構(gòu)更早地出現(xiàn)各類病害如疲勞破損，車轍、推移、反射裂縫，這些病害加速了路面的損壞，使得路面修補(bǔ)次數(shù)頻繁，路面服役壽命大為降低。
重交通、重荷載和渠化交通迫使瀝青混凝土公路的建設(shè)需找新的材料和結(jié)構(gòu)。而新型材料和路面結(jié)構(gòu)的研發(fā)時(shí)間較長，不能滿足目前國內(nèi)尤其是省內(nèi)對(duì)各等級(jí)高速公路建設(shè)新方法的迫切需求，因此開展了基于加速加載實(shí)驗(yàn)的高速公路瀝青路面性能研究。
基于加速加載試驗(yàn)的高速公路瀝青路面性能檢測方案
進(jìn)行基于加速加載試驗(yàn)的高速公路瀝青路面性能研究，通過在試驗(yàn)路不同結(jié)構(gòu)層布設(shè)傳感器來檢測或者檢測車輛荷載作用下路面的結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)情況，同時(shí)收集路面材料鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)層在不同輪載作用次數(shù)作用下的承載力變化情況，分析其抗疲勞性能變化規(guī)律。
1、可以對(duì)路面的性能衰變有更準(zhǔn)確的預(yù)判，并及時(shí)采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施加以補(bǔ)強(qiáng)，從而延緩大中修的到來，延長瀝青路面使用壽命，有效降低瀝青路面全壽命周期的經(jīng)濟(jì)成本。
2、借助加速加載測試方法，可以更快地對(duì)新型路面材料進(jìn)行研究與推廣，為瀝青路面建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理等各個(gè)階段提供直觀、科學(xué)的理論支撐。
01 檢測方案設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)原則
相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和室外路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)而言，加速加載試驗(yàn)仍是一種成本高昂的試驗(yàn)手段，因此為保證能在一次加速加載試驗(yàn)過程中盡可能多地獲得所需要的路面性能檢測數(shù)據(jù)，檢測方案布置應(yīng)符合以下三個(gè)原則：
檢測手段的有效性：應(yīng)急檢測方案采用的檢測手段必須能夠反映加速加載試驗(yàn)路路在溫濕度變化及連續(xù)動(dòng)載作用下的路面各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變的變形破壞情況。
檢測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性：檢測數(shù)據(jù)通過自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)保存至電腦中，穩(wěn)定可靠?？呻S時(shí)查看原始數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕簲?shù)據(jù)采集基于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并配合人工協(xié)助，可保證數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定可靠
2 方案示例
檢測方案是檢測瀝青路面各結(jié)構(gòu)在車載作用下的響應(yīng)，傳感器基本布設(shè)在一條完整的瀝青道路上。以布設(shè)范圍為長度為8m，寬度為4m，深度為0.9m的實(shí)驗(yàn)路面為例，左右為兩種不同路面結(jié)構(gòu)的傳感器布設(shè)示意圖。
02 傳感器選擇
在加速加載試驗(yàn)中，選定的主要力學(xué)響應(yīng)技術(shù)指標(biāo)需要考慮路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)還需要考慮后續(xù)建立路面結(jié)構(gòu)行為評(píng)價(jià)模型的需要，因此力學(xué)響應(yīng)檢測的力學(xué)指標(biāo)包括如下4類：
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面層底部彎拉應(yīng)變?chǔ)舩。
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面層和土基頂部豎向壓應(yīng)變?chǔ)舲。
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面層水平橫/縱向剪應(yīng)變?chǔ)舩z/εyz。
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各面層之間的沉降變化。
為滿足測試需求，所選傳感器應(yīng)包含：瀝青應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)、沉降傳感器。
瀝青應(yīng)變計(jì)
■ 主要用途：測量路面瀝青層的應(yīng)變
■ 測量項(xiàng)目：瀝青動(dòng)態(tài)應(yīng)變
■ 布設(shè)位置：瀝青層底
KM-100HAS傳感器專為瀝青道路檢測設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)法蘭，由于瀝青材料內(nèi)部產(chǎn)生變形使得兩個(gè)法蘭之間的距離發(fā)生變化，這個(gè)微小的變化傳送給彈簧元件。彈簧元件產(chǎn)生變形，并通過安裝在彈簧元件表面的應(yīng)變片測得，瀝青材料的彎曲變形和彈簧元件變形成正比，這樣就可以準(zhǔn)確的測出瀝青材料的變形狀況。
混凝土應(yīng)變計(jì)
■ 主要用途：測量材料（如混凝土、合成樹脂等）從順應(yīng)狀態(tài)到硬化狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中的應(yīng)變。
■ 布設(shè)位置：水穩(wěn)層底
KM系列應(yīng)變傳感器具有低模量和防水結(jié)構(gòu)，適合測量固化最初階段的內(nèi)部應(yīng)變。該傳感器完全不透水，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，可用于長期應(yīng)變測量。除上述預(yù)埋測量外，還可使用各種選購件測量混凝土、H型鋼上的表面應(yīng)變。
沉降傳感器
■ 主要用途：測量各地層的沉降
■ 布設(shè)位置：地面
KLA-A沉降傳感器設(shè)置在地面上，將專用的錨安裝在鉆孔內(nèi)指定的位置，測量各錨與地面層之間的位置偏移量。一個(gè)鉆孔中最多可安裝六層的錨。
03 傳感器布設(shè)安裝
通過測量，標(biāo)注傳感器安裝位置及方向，按照施工標(biāo)準(zhǔn)及傳感器安裝要求進(jìn)行安裝。注意傳感器電纜保護(hù)，以免攤鋪機(jī)碾壓損壞。
瀝青應(yīng)變計(jì)安裝
足尺環(huán)道加速加載試驗(yàn)－瀝青應(yīng)變計(jì)安裝
路基路面足尺試驗(yàn)測試系統(tǒng)-土壓力計(jì)和混凝土應(yīng)變計(jì)安裝
傳感器布設(shè)完畢后，進(jìn)行瀝青路面的鋪設(shè)。
瀝青路面鋪設(shè)
現(xiàn)場傳感器信號(hào)測試，檢查傳感器埋設(shè)后工作是否正常。
信號(hào)測試
04 數(shù)據(jù)采集
傳感器及路面鋪裝完成后，使用加速加載試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行加載，以加速路面的老化和破壞。在此過程中使用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試收集路面的應(yīng)力、變形等指標(biāo)，從而根據(jù)各類數(shù)據(jù)評(píng)估路面性能。
示例：某項(xiàng)目加載過程中各測點(diǎn)（瀝青應(yīng)變計(jì)）的應(yīng)變曲線
TMR-300小型多通道動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
■ 主要用途：用于瀝青應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)、土壓計(jì)、熱電偶等的數(shù)據(jù)采集
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小尺寸、抗振、直流驅(qū)動(dòng)，野外測試性能可靠；
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支持多種傳感器輸入，如應(yīng)變、溫度、電壓等
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采樣速度最高達(dá)100kHz
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最多測量80通道（同步連接4臺(tái)控制單元最多可測320通道）
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通過LAN連接，測量數(shù)據(jù)可直接記錄到電腦中，支持長時(shí)間連續(xù)測量
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單元間可分布連接，可以將測量單元放置在分散的測量點(diǎn)（傳感器）附近，并實(shí)現(xiàn)大范圍的同步測量
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