伴隨經(jīng)濟發(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)時間較長，不能滿足目前國內(nèi)尤其是省內(nèi)對各等級高速公路建設(shè)新方法的迫切需求，因此開展了基于加速加載實驗的高速公路瀝青路面性能研究。
基于加速加載試驗的高速公路瀝青路面性能檢測方案
進行基于加速加載試驗的高速公路瀝青路面性能研究，通過在試驗路不同結(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、可以對路面的性能衰變有更準(zhǔn)確的預(yù)判，并及時采用預(yù)防性養(yǎng)護措施加以補強，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)濟成本。
2、借助加速加載測試方法，可以更快地對新型路面材料進行研究與推廣，為瀝青路面建設(shè)、養(yǎng)護、管理等各個階段提供直觀、科學(xué)的理論支撐。
01 檢測方案設(shè)計
1 設(shè)計原則
相對于實驗室試驗和室外路面結(jié)構(gòu)試驗而言，加速加載試驗仍是一種成本高昂的試驗手段，因此為保證能在一次加速加載試驗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路路在溫濕度變化及連續(xù)動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)的實時性：檢測數(shù)據(jù)通過自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實時保存至電腦中，穩(wěn)定可靠?？呻S時查看原始數(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的實驗路面為例，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)計的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，同時還需要考慮后續(xù)建立路面結(jié)構(gòu)行為評價模型的需要，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εx。
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面層和土基頂部豎向壓應(yīng)變εz。
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面層水平橫/縱向剪應(yīng)變εxz/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、混凝土應(yīng)變計、沉降傳感器。
瀝青應(yīng)變計
■ 主要用途：測量路面瀝青層的應(yīng)變
■ 測量項目：瀝青動態(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，其結(jié)構(gòu)包含兩個法蘭，由于瀝青材料內(nèi)部產(chǎn)生變形使得兩個法蘭之間的距離發(fā)生變化，這個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
■ 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行安裝。注意傳感器電纜保護，以免攤鋪機碾壓損壞。
瀝青應(yīng)變計安裝
足尺環(huán)道加速加載試驗－瀝青應(yīng)變計安裝
路基路面足尺試驗測試系統(tǒng)-土壓力計和混凝土應(yīng)變計安裝
傳感器布設(shè)完畢后，進行瀝青路面的鋪設(shè)。
瀝青路面鋪設(shè)
現(xiàn)場傳感器信號測試，檢查傳感器埋設(shè)后工作是否正常。
信號測試
04 數(shù)據(jù)采集
傳感器及路面鋪裝完成后，使用加速加載試驗設(shè)備進行加載，以加速路面的老化和破壞。在此過程中使用動態(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)評估路面性能。
示例：某項目加載過程中各測點（瀝青應(yīng)變計）的應(yīng)變曲線
TMR-300小型多通道動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
■ 主要用途：用于瀝青應(yīng)變計、位移計、土壓計、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，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100kHz
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最多測量80通道（同步連接4臺控制單元最多可測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（傳感器）附近，并實現(xiàn)大范圍的同步測量
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