考虑协同变形增强的内置感知器件与沥青路面一体化设计方法

摘要：

[目的]解决内置感知器件与沥青路面材料因模量差异大造成的变形不协调问题,提出考虑协同变形增强的内置感知器件与沥青路面一体化设计方法.[方法]以埋入式电阻应变传感器为内置感知器件,利用有限元软件建立融合内置传感器的沥青混合料结构模型,通过数值模拟与计算,以10.0％的应力差异率为评价指标,确立内置传感器的应力影响范围作为模量过渡区域;采用环氧树脂材料制作模量过渡区,并对模量过渡区力学性能进行试验评价;运用数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法对内置感知器件的沥青混合料试件开展单轴压缩和四点弯曲加载下的力学响应试验,通过比较传感器实测响应值和DIC法测量结果之间的差异,分析模量过渡区对传感器与沥青路面协同变形增强的有效性.[结果]内置传感器会改变沥青混合料结构的应力分布状态,传感器的竖、横、纵三向影响范围为58 mm×199 mm×82 mm,环氧树脂材质的模量过渡区具有良好的力学性能,其弹性模量为沥青混合料的2.5倍,可在沥青混合料与感知器件之间形成有效的模量过渡区;在逐级压缩和弯拉受力下,设置模量过渡区使传感器测得的试件结构应变差均值分别降低了66.6％和65.9％,设置模量过渡区能显著提高内置感知器件实测响应的稳定性和有效性.[结论]在沥青混合料与感知器件之间设置模量过渡区,使之形成模量梯度过渡结构,是提升两者协同变形的有效手段;在实际工程应用中,协同变形增强一体化设计流程主要包括:模量过渡区范围确定、材料选择、性能评价及协同变形有效性验证.

关键词：内置感知器件、沥青路面、一体化设计方法、协同变形增强、模量过渡区

所属期刊栏目：19

分类号：U416.2(道路工程)

资助基金：国家重点研发计划;湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目;湖南省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：131-142