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伴隨經濟發展而出現的大交通量、渠化交通、多軸重載等交通狀況對交通基礎設施及其整體服務水平提出了更高的要求，尤其是國網干線道路系統，繁重的交通使得其較為薄弱的路面結構更早地出現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需找新的材料和結構。而新型材料和路面結構的研發時間較長，不能滿足目前國內尤其是省內對各等級高速公路建設新方法的迫切需求，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構層布設傳感器來檢測或者檢測車輛荷載作用下路面的結構力學響應情況，同時收集路面材料鋪設的結構層在不同輪載作用次數作用下的承載力變化情況，分析其抗疲勞性能變化規律。

1、可以對路面的性能衰變有更準確的預判，并及時采用預防性養護措施加以補強，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、養護、管理等各個階段提供直觀、科學的理論支撐。 

01 檢測方案設計

1 設計原則

相對于實驗室試驗和室外路面結構試驗而言，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據，檢測方案布置應符合以下三個原則：

檢測手段的有效性：應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動載作用下的路面各結構層的應力應變的變形破壞情況。
檢測數據的實時性：檢測數據通過自動化數據采集系統，可實時保存至電腦中，穩定可靠。可隨時查看原始數據。
數據傳輸的可靠性：數據采集基于多通道數據采集系統，并配合人工協助，可保證數據采集穩定可靠

2 方案示例

檢測方案是檢測瀝青路面各結構在車載作用下的響應，傳感器基本布設在一條完整的瀝青道路上。以布設范圍為長度為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構的傳感器布設示意圖。

02 傳感器選擇

在加速加載試驗中，選定的主要力學響應技術指標需要考慮路面結構設計的關鍵技術指標，同時還需要考慮后續建立路面結構行為評價模型的需要，因此力學響應檢測的力學指標包括如下4類：

• 面層底部彎拉應變εx。
• 面層和土基頂部豎向壓應變εz。
• 面層水平橫/縱向剪應變εxz/εyz。
• 各面層之間的沉降變化。

為滿足測試需求，所選傳感器應包含：瀝青應變計、混凝土應變計、沉降傳感器。

瀝青應變計

■ 主要用途：測量路面瀝青層的應變

■ 測量項目：瀝青動態應變

■ 布設位置：瀝青層底

KM-100HAS傳感器專為瀝青道路檢測設計，其結構包含兩個法蘭，由于瀝青材料內部產生變形使得兩個法蘭之間的距離發生變化，這個微小的變化傳送給彈簧元件。彈簧元件產生變形，并通過安裝在彈簧元件表面的應變片測得，瀝青材料的彎曲變形和彈簧元件變形成正比，這樣就可以準確的測出瀝青材料的變形狀況。

混凝土應變計

■ 主要用途：測量材料（如混凝土、合成樹脂等）從順應狀態到硬化狀態的轉變過程中的應變。

■ 布設位置：水穩層底

KM系列應變傳感器具有低模量和防水結構，適合測量固化最初階段的內部應變。該傳感器完全不透水，具有優異的穩定性，可用于長期應變測量。除上述預埋測量外，還可使用各種選購件測量混凝土、H型鋼上的表面應變。

沉降傳感器

■ 主要用途：測量各地層的沉降

■ 布設位置：地面

KLA-A沉降傳感器設置在地面上，將專用的錨安裝在鉆孔內指定的位置，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 傳感器布設安裝

通過測量，標注傳感器安裝位置及方向，按照施工標準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。

瀝青應變計安裝

 

足尺環道加速加載試驗－瀝青應變計安裝

 

路基路面足尺試驗測試系統-土壓力計和混凝土應變計安裝

傳感器布設完畢后，進行瀝青路面的鋪設。

瀝青路面鋪設

現場傳感器信號測試，檢查傳感器埋設后工作是否正常。

信號測試

04 數據采集

傳感器及路面鋪裝完成后，使用加速加載試驗設備進行加載，以加速路面的老化和破壞。在此過程中使用動態數據采集系統測試收集路面的應力、變形等指標，從而根據各類數據評估路面性能。

示例：某項目加載過程中各測點（瀝青應變計）的應變曲線

TMR-300小型多通道動態數據采集系統

■ 主要用途：用于瀝青應變計、位移計、土壓計、熱電偶等的數據采集

• 小尺寸、抗振、直流驅動，野外測試性能可靠；
• 支持多種傳感器輸入，如應變、溫度、電壓等
• 采樣速度最高達100kHz
• 最多測量80通道（同步連接4臺控制單元最多可測320通道）
• 通過LAN連接，測量數據可直接記錄到電腦中，支持長時間連續測量
• 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，并實現大范圍的同步測量