本發(fā)明涉及道路性能評估技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖光柵傳感器檢測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的方法。

背景技術(shù)：

在超載、重載超頻率負(fù)荷及溫度的耦合作用下，瀝青路面早期常常出現(xiàn)由結(jié)構(gòu)變形引起的路面開裂，瀝青路面出現(xiàn)裂紋，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，否則雨水及其他雜物會進(jìn)入面層結(jié)構(gòu)及路基，加速路面損害。另一方面，我國現(xiàn)行的道路設(shè)計(jì)規(guī)范以應(yīng)力作為路面結(jié)構(gòu)破壞性能檢測指標(biāo)，而國外則采用最能反映結(jié)構(gòu)局部特性的應(yīng)變作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。瀝青混凝土材料的不均勻性導(dǎo)致其在載荷作用下存在局部應(yīng)力集中，當(dāng)超過了瀝青材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會產(chǎn)生裂紋。為了更為直觀、準(zhǔn)確的監(jiān)測裂紋的產(chǎn)生、分布情況，采用光纖光柵表面式傳感器監(jiān)測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞具有明顯的社會、經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，國內(nèi)外檢測瀝青道路應(yīng)變值主要有光纖光柵應(yīng)變傳感器及電阻式應(yīng)變片兩種方法，光纖光柵傳感器檢測精度高，抗電磁干擾能力強(qiáng)，但其價(jià)格高昂，采用埋入式傳感器埋入瀝青混凝土后無法重復(fù)利用，因此成本問題極大的限制了其應(yīng)用。光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器安裝在試件表面檢測表面應(yīng)變，解決了埋入式不可重復(fù)利用的問題，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，且測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能夠準(zhǔn)確反映瀝青混凝土結(jié)構(gòu)破壞情況，對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及路面養(yǎng)護(hù)具有重要理論意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于光纖光柵傳感器檢測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于光纖光柵傳感器檢測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的方法，包括以下步驟：

1)在車轍試件表面固定安裝一個(gè)或多個(gè)光纖光柵傳感器；所述光纖光柵傳感器的安裝位置為：光纖光柵傳感器安裝距車轍試件各邊緣大于等于30mm；傳感器距離車轍試件的輪碾?yún)^(qū)域至少30mm；多個(gè)傳感器安裝時(shí)，傳感器間距大于15mm；

2)設(shè)置加速加載的試驗(yàn)參數(shù)，通過加速加載試驗(yàn)?zāi)M車轍形成，實(shí)時(shí)監(jiān)測光纖光柵傳感器；所述加速加載的試驗(yàn)參數(shù)包括溫度、輪碾載荷、輪碾速度；

3)監(jiān)測光纖光柵傳感器的應(yīng)變值，制作載荷次數(shù)與表面應(yīng)變變化率的關(guān)系曲線圖；

4)4)試件結(jié)構(gòu)破壞分析：通過載荷次數(shù)與試件表面應(yīng)變值的關(guān)系曲線圖分析試件變形破壞程度，所述車轍試件變形破壞程度分為三個(gè)階段：遷移期、穩(wěn)定期、破壞期；

當(dāng)試件表面應(yīng)變值不斷增大時(shí)，判定車轍試件處于遷移期，此時(shí)，當(dāng)輪碾時(shí)，瀝青路面的孔隙率減小，車轍的位移變化率不斷增大；

當(dāng)試件表面應(yīng)變值一定數(shù)值范圍內(nèi)波動，且波動幅值較小時(shí)，判定車轍試件處于穩(wěn)定期，此時(shí)，瀝青路面孔隙基本被壓實(shí)，車轍的位移率基本保持不變；

當(dāng)試件表面應(yīng)變值幅值發(fā)生突變，波動幅值為穩(wěn)定期的三倍左右，判定車轍試件處于破壞期，此時(shí)，瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞，車轍位移率急劇增大。該應(yīng)變突變現(xiàn)象可作為瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞判定標(biāo)志。

第一階段(遷移期)，在輪碾作用下，瀝青混凝土孔隙率降低，試件的位移率迅速增大；第二階段(穩(wěn)定期)，孔隙率基本保持不變，瀝青路面被壓實(shí)，試件位移率基本保持不變；第三階段(破壞期)，隨著輪碾的持續(xù)作用導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞，裂紋的產(chǎn)生更加速了這一破壞，試件的位移率發(fā)生劇變。本發(fā)明結(jié)合實(shí)測車轍輪碾下瀝青混凝土試件的車轍及應(yīng)變情況，發(fā)現(xiàn)在車轍形成的三個(gè)階段，試件位移變化率不同，應(yīng)變變化與試件位移變化率存在正相關(guān)關(guān)系；其中，在第三階段初期，其表面應(yīng)變幅值會發(fā)生突變，原因是路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，其整體力學(xué)性能下降，在輪碾作用下變形增大，導(dǎo)致了應(yīng)變幅值突變。因此，采用光纖光柵傳感器監(jiān)測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞這一方法在理論上完全可行。

按上述方案，所述步驟1)中多個(gè)傳感器時(shí)，安裝方式如下：多個(gè)傳感器需安裝在合理安裝區(qū)域內(nèi)，以避免由于試模對應(yīng)變響應(yīng)的干擾，同時(shí)傳感器之間距離大于15mm。

按上述方案，所述步驟1)中光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器的物理屬性如下：尺寸φ10mm×120mm，量程±2000με，工作溫度-30～80℃，分辨率0.1％F.S，精度0.3％F.S，尾纖為鎧裝光纜，連接頭采用FC/APC形式。

按上述方案，所述步驟1)中采用底座固定的方式固定安裝光纖光柵傳感器。

按上述方案，所述步驟1)中車轍試件為公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中T0703-2011輪碾法成型的標(biāo)準(zhǔn)車轍試件或模擬路面結(jié)構(gòu)的組合車轍試件。

按上述方案，所述步驟1)中車轍試件分為上中下三個(gè)面層，下面層底部采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，基層厚度不大于1cm。

按上述方案，所述步驟3)中監(jiān)測光纖光柵傳感器的應(yīng)變值為通過解調(diào)儀采集由柵長變化引起的波長漂移，并將其傅里葉級數(shù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)變相關(guān)物理量，同時(shí)采用溫度傳感器做溫度補(bǔ)償，消除由溫度引起的應(yīng)變值，得到光纖光柵應(yīng)變傳感器的去噪后的應(yīng)變值。

按上述方案，所述步驟4)中，車轍試件處于破壞期時(shí)，試件表面應(yīng)變值幅值發(fā)生突變，波動幅值為穩(wěn)定期的三倍。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

1.本發(fā)明通過光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器和高精度解調(diào)儀采集了輪碾作用下瀝青混凝土試件的應(yīng)變情況，提出了一種操作簡單，可行度高的瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞檢測方法，對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)具有重大理論意義。從經(jīng)濟(jì)效益分析，該技術(shù)對提高路面使用壽命、降低資源消耗有明顯優(yōu)勢；另一方面，傳感器的回收利用也成功解決了光纖光柵傳感器在瀝青應(yīng)變檢測方面的成本問題。從技術(shù)方面分析，提出的試件結(jié)構(gòu)破壞判斷方法真實(shí)可信，有望成為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要判定依據(jù)。

2.光纖光柵應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

3.采用表面式光纖光柵應(yīng)變傳感器監(jiān)測瀝青路面應(yīng)變響應(yīng)，工藝簡單，易于實(shí)施，且可回收利用。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器安裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，其中：1-車轍試件上面層；2-膨脹螺絲；3-光纖光柵應(yīng)變傳感器底座；4-光纖光柵應(yīng)變傳感器；H表示車轍試件上面層厚度；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器在標(biāo)準(zhǔn)車轍試件的安裝位置示意圖，A表示試件寬度；B表示車轍輪碾寬度；C、D表示傳感器尺寸；E為傳感器離左邊緣及車轍輪碾?yún)^(qū)域距離；F為傳感器離上下邊緣位置；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的傳感器在組合車轍試件的安裝位置示意圖；圖中：a、b為組合車轍試件長寬；c為車轍輪碾寬度；d為傳感器離右邊緣及車轍輪碾?yún)^(qū)域距離；e為傳感器離上下邊緣位置；

圖5為實(shí)際道路傳感器安轉(zhuǎn)合理區(qū)域示意圖，圖中：S為傳感器距離輪碾?yún)^(qū)域及道路邊緣距離最小值；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中標(biāo)準(zhǔn)車轍試件車轍深度隨碾壓次數(shù)變化圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中標(biāo)準(zhǔn)車轍試件應(yīng)變隨碾壓次數(shù)變化圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中組合車轍時(shí)間車轍深度隨碾壓次數(shù)變化圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2中組合車轍時(shí)間應(yīng)變隨碾壓次數(shù)變化圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例3中組合車轍時(shí)間車轍深度隨碾壓次數(shù)變化圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例3中組合車轍時(shí)間應(yīng)變隨碾壓次數(shù)變化圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，

實(shí)施例1：

一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞監(jiān)測方法，根據(jù)室內(nèi)車轍試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際瀝青路面結(jié)構(gòu)，通過加速加載試驗(yàn)?zāi)M路面使用加載過程，同時(shí)利用光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)檢測試件表面應(yīng)變，通過表面應(yīng)變反映試件車轍作用引起的路面開裂，結(jié)合車轍位移分析路面結(jié)構(gòu)破壞。

為檢驗(yàn)光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器及監(jiān)測方法的可行性，根據(jù)道路施工經(jīng)驗(yàn)，所述車轍試件級配采用AC-13，瀝青為國產(chǎn)70號基質(zhì)，油石比4.8％，模擬瀝青高速公路上面層結(jié)構(gòu)。采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)中T0702-2011瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)成型車轍試件。經(jīng)檢驗(yàn)，該級配各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足道路施工性能要求。

試驗(yàn)為浸水車轍試驗(yàn)，溫度80℃，載荷0.7Mpa，氧氣濃度21％，碾壓速率42次/min，輪碾15000次，。

表面應(yīng)變檢測儀器采用光纖光柵解調(diào)儀，其采樣頻率為25Hz，波長精度±1pm，能夠同時(shí)監(jiān)測四個(gè)傳感器。

光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器尺寸φ10mm×120mm，量程±2000με，工作溫度-30～80℃，分辨率0.1％F.S，精度0.3％F.S，尾纖為鎧裝光纜，連接頭采用FC/APC形式。傳感器可回收利用。

一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器預(yù)估瀝青道路結(jié)構(gòu)破壞的方法，它包括如下步驟：

1)車轍試件的制作：參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703-2011輪碾法成型車轍試件；

首先采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，保證基層厚度不大于1cm。按順序從下往上依次成型，根據(jù)實(shí)際路面結(jié)構(gòu)確定試件級配及厚度。

2)光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器的粘貼：

采用底座固定的方式安裝傳感器，首先在傳感器安裝的位置做好膨脹螺絲固定的標(biāo)記，然后用沖擊鉆鉆孔，最后安裝膨脹螺絲和傳感器，安裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖見圖2，H表示車轍試件上面層厚度，為40mm。為了避免邊緣效應(yīng)對應(yīng)變數(shù)據(jù)采集的影響,傳感器選擇安裝在距模具邊緣大于等于30mm的范圍內(nèi)；為了避免試件輪碾過程中傳感器被壓壞，因距離輪碾?yún)^(qū)域至少30mm。在本實(shí)施例中在試件表面居中位置安裝表面式應(yīng)變傳感器，安裝位置如圖3，圖中：A表示試件寬度，為300mm；B表示車轍輪碾寬度，為50mm；C、D表示傳感器尺寸，分別為120mm和10mm；E為傳感器離左邊緣及車轍輪碾?yún)^(qū)域距離，為42.4.mm；F為傳感器離上下邊緣位置，為122.5mm；

監(jiān)測瀝青混凝土試件應(yīng)變響應(yīng)情況。

3)車轍輪碾下的表面應(yīng)變監(jiān)測：設(shè)置相應(yīng)試驗(yàn)參數(shù)(溫度、輪碾載荷、輪碾速度等)，實(shí)時(shí)監(jiān)測試件的變形。

4)試件結(jié)構(gòu)破壞分析：通過表面應(yīng)變率反映試件變形破壞程度，具體體現(xiàn)為試件車轍變形分為三個(gè)階段：遷移期、穩(wěn)定期、破壞期。遷移期，當(dāng)輪碾時(shí)，瀝青路面的孔隙率減小，車轍的位移變化率不斷增大，相應(yīng)的應(yīng)變值也在增大；穩(wěn)定期，瀝青路面孔隙基本被壓實(shí)，車轍的位移率基本保持不變，相應(yīng)的應(yīng)變值在一定數(shù)值范圍內(nèi)波動；破壞期，瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞，車轍位移率突然增大，相應(yīng)的應(yīng)變值發(fā)生突變。該應(yīng)變突變現(xiàn)象可作為瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞判定標(biāo)志。

基于光纖光柵傳感器監(jiān)測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的依據(jù)：應(yīng)變幅值突變。

試驗(yàn)測試結(jié)果如圖6和圖7：

圖6和圖7說明在室內(nèi)加速加載試驗(yàn)中，車轍的形成分為三個(gè)階段，遷移期，穩(wěn)定期和破壞期，其車轍位移變化率呈先增長后趨于平緩，最后再次增大的趨勢。根據(jù)應(yīng)變曲線可知，不同時(shí)期應(yīng)變幅值隨車轍位移變化率呈正相關(guān)關(guān)系，且根據(jù)文獻(xiàn)記載，車轍形成第三階段路面結(jié)構(gòu)遭到破壞，此時(shí)試件表面應(yīng)變出現(xiàn)應(yīng)變突變，該應(yīng)變突變可作為路面疲勞破壞判定依據(jù)。

應(yīng)變突變出現(xiàn)在輪碾12000次左右，因此可判斷在溫度80℃，車轍載荷0.7Mpa，氧氣濃度21％，車轍速率42次/min，含雨水試驗(yàn)條件下，該路面結(jié)構(gòu)經(jīng)過12000次車輛反復(fù)輪碾作用后會出現(xiàn)疲勞開裂，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

實(shí)施例2：

一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞監(jiān)測方法，根據(jù)室內(nèi)車轍試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際瀝青路面結(jié)構(gòu)，通過加速加載試驗(yàn)?zāi)M路面使用加載過程，同時(shí)利用光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)檢測車轍試件表面應(yīng)變，通過表面應(yīng)變反映試件車轍引起的路面開裂，結(jié)合車轍深度分析路面車轍破壞。

所述組合車轍試件為更好的模擬實(shí)際路面結(jié)構(gòu)，分為上中下三個(gè)面層，試模尺寸1m×0.5m；下面層底部采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，基層厚度不大于1cm。各層級配從下到上依次為AC-25、AC-20、AC-13，厚度分別為8、6、4cm。中、下面層采用90#基質(zhì)瀝青，上面層采用SBS改性瀝青。采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中T0702-2011瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)成型車轍試件。經(jīng)檢驗(yàn)，該級配各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足道路施工性能要求。

試驗(yàn)條件為，溫度60℃，載荷1.0Mpa，氧氣濃度21％，紫外光強(qiáng)度79w/mm，碾壓速度24次/min，輪碾30000次，水噴淋速率10mm/h。

表面應(yīng)變檢測儀器為光纖光柵解調(diào)儀，其采樣頻率為25Hz，波長精度±1pm，能夠同時(shí)監(jiān)測四個(gè)傳感器。

光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器尺寸φ10mm×120mm，量程±2000με，工作溫度-30～80℃，分辨率0.1％F.S，精度0.3％F.S，尾纖為鎧裝光纜，連接頭采用FC/APC形式。傳感器可回收利用。

上述一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器預(yù)估瀝青道路結(jié)構(gòu)破壞的方法，它包括如下步驟：

1)車轍試件的制作：參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703-2011輪碾法成型車轍試件；

首先采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，保證基層厚度不大于1cm。按順序從下往上依次成型，根據(jù)實(shí)際路面結(jié)構(gòu)確定車轍級配及厚度。

2)光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器的粘貼：

采用底座固定的方式安裝傳感器，首先在傳感器安裝的位置做好膨脹螺絲固定的標(biāo)記，然后用沖擊鉆鉆孔，最后安裝膨脹螺絲和傳感器，安裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖見附圖2。為了避免邊緣效應(yīng)對應(yīng)邊數(shù)據(jù)的采集影響,傳感器選擇安裝在距模具邊緣大于等于30mm的范圍內(nèi)；為了避免試件輪碾過程中傳感器被壓壞，因距離輪碾?yún)^(qū)域至少30mm。該實(shí)施例選擇在試件表面居中位置安裝表面式應(yīng)變傳感器，安裝位置見圖4，圖中：a、b為組合車轍試件長寬，分別為1000mm和500mm；c為車轍輪碾寬度，為70mm；d為傳感器離右邊緣及車轍輪碾?yún)^(qū)域距離，為40mm；E為傳感器離上下邊緣位置，為472.5mm；監(jiān)測瀝青混凝土試件應(yīng)變響應(yīng)情況。

3)車轍輪碾下的表面應(yīng)變監(jiān)測：設(shè)置相應(yīng)試驗(yàn)參數(shù)(溫度、輪碾載荷、輪碾速度等)，實(shí)時(shí)監(jiān)測試件的變形。

4)試件結(jié)構(gòu)破壞分析：通過表面應(yīng)變率反映試件變形破壞程度，具體體現(xiàn)為試件車轍變形分為三個(gè)階段：遷移期、穩(wěn)定期、破壞期。遷移期，當(dāng)車轍輪碾時(shí)，瀝青路面的孔隙率減小，車轍的位移變化率不斷增大，相應(yīng)的應(yīng)變值也在增大；穩(wěn)定期，瀝青路面孔隙基本被壓實(shí)，車轍位移率基本保持不變，相應(yīng)的應(yīng)變值在一定數(shù)值范圍內(nèi)波動；破壞期，瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞，車轍位移率突然增大，相應(yīng)的應(yīng)變值發(fā)生突變。該應(yīng)變突變現(xiàn)象可作為瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞判定標(biāo)志。

基于光纖光柵傳感器監(jiān)測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的依據(jù)：應(yīng)變幅值突變。

試驗(yàn)測試結(jié)果如圖8和圖9：

通過圖8和圖9可以得出相比于標(biāo)準(zhǔn)車轍試件，組合車轍試件在載荷作用下車轍及應(yīng)變情況更加復(fù)雜，說明組合車轍試件能夠更好的反映實(shí)際路面的服役狀況。同時(shí)當(dāng)車轍出現(xiàn)第三階段時(shí)，瀝青路面表面應(yīng)變會隨之出現(xiàn)應(yīng)變幅值突變，該點(diǎn)仍然作為瀝青路面車轍破壞的判定標(biāo)志。

應(yīng)變突變出現(xiàn)在輪碾25000次后，因此可判斷在溫度60℃，車轍載荷1.0Mpa，氧氣濃度21％，紫外光強(qiáng)度79w/mm，車轍輪碾24次/min，噴淋速率10mm/h，含雨水試驗(yàn)條件下，該路面結(jié)構(gòu)經(jīng)過25000次車輛反復(fù)輪碾作用后會出現(xiàn)疲勞開裂，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。且相比于標(biāo)準(zhǔn)車轍試件，組合車轍試件能夠更好的反映路面的實(shí)際破壞情況。

實(shí)施例3：

一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器的瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞監(jiān)測方法，其特征在于根據(jù)室內(nèi)車轍試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際瀝青路面結(jié)構(gòu)，通過加速加載試驗(yàn)?zāi)M路面使用加載過程，同時(shí)利用光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測車轍試件表面應(yīng)變，通過表面應(yīng)變反映試件由車轍引起的路面開裂，結(jié)合車轍深度分析路面車轍破壞。

所述組合車轍試件為更好的模擬實(shí)際路面結(jié)構(gòu)，分為上中下三個(gè)面層，試模尺寸1m×0.5m；下面層底部采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，基層厚度不大于1cm。各層級配從下到上依次為AC-25、AC-20、AC-13，厚度分別為8、6、4cm。中、下面層采用90#基質(zhì)瀝青，上面層采用SBS改性瀝青。采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中T0702-2011瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)成型車轍試件。經(jīng)檢驗(yàn)，該級配各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足道路施工性能要求。

試驗(yàn)條件采用加速加載試驗(yàn)，溫度40℃，車轍載荷0.7Mpa，氧氣濃度21％，紫外光強(qiáng)度79w/mm，碾壓速度24次/min，輪碾次數(shù)30000次。

表面應(yīng)變檢測儀器為光纖光柵解調(diào)儀，其采樣頻率為25Hz，波長精度±1pm，能夠同時(shí)監(jiān)測四個(gè)傳感器。

光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器尺寸φ10mm×120mm，量程±2000με，工作溫度-30～80℃，分辨率0.1％F.S，精度0.3％F.S，尾纖為鎧裝光纜，連接頭采用FC/APC形式。傳感器可回收利用。

上述一種基于光纖光柵應(yīng)變傳感器預(yù)估瀝青道路結(jié)構(gòu)破壞的方法，它包括如下步驟：

1)車轍試件的制作：參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703-2011輪碾法成型車轍試件；

首先采用環(huán)氧樹脂粘貼石灰?guī)r碎石以模擬基層結(jié)構(gòu)，保證基層厚度不大于1cm。按順序從下往上依次成型，根據(jù)實(shí)際路面結(jié)構(gòu)確定試件級配及厚度。

2)光纖光柵表面式應(yīng)變傳感器的粘貼：

采用底座固定的方式安裝傳感器，首先在傳感器安裝的位置做好膨脹螺絲固定的標(biāo)記，然后用沖擊鉆鉆孔，最后安裝膨脹螺絲和傳感器，安裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖見附圖2。為了避免邊緣效應(yīng)對應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集影響,傳感器選擇安裝在距模具邊緣大于等于30mm的范圍內(nèi)；為了避免試件輪碾過程中傳感器被壓壞，因距離輪碾?yún)^(qū)域至少30mm。該專利選擇在試件表面居中位置安裝表面式應(yīng)變傳感器，安裝位置見圖5，S為傳感器距離輪碾?yún)^(qū)域及道路邊緣距離最小值，為30mm，監(jiān)測瀝青混凝土試件應(yīng)變響應(yīng)情況。

3)車轍輪碾下的表面應(yīng)變監(jiān)測：設(shè)置相應(yīng)試驗(yàn)參數(shù)(溫度、輪碾載荷、輪碾速度等)，實(shí)時(shí)監(jiān)測試件的變形。

4)試件結(jié)構(gòu)破壞分析：通過表面應(yīng)變率反映試件變形破壞程度，具體體現(xiàn)為試件車轍變形分為三個(gè)階段：遷移期、穩(wěn)定期、破壞期。遷移期，當(dāng)車轍輪碾時(shí)，瀝青路面的孔隙率減小，車轍的位移變化率不斷增大，相應(yīng)的應(yīng)變值也在增大；穩(wěn)定期，瀝青路面孔隙基本被壓實(shí)，車轍的位移率基本保持不變，相應(yīng)的應(yīng)變值在一定數(shù)值范圍內(nèi)波動；破壞期，瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞，車轍位移率突然增大，相應(yīng)的應(yīng)變值發(fā)生突變。該應(yīng)變突變現(xiàn)象可作為瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞判定標(biāo)志。

基于光纖光柵傳感器監(jiān)測瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞的依據(jù)：應(yīng)變幅值突變。

試驗(yàn)測試結(jié)果如下：

由于實(shí)驗(yàn)條件的改變，導(dǎo)致車轍并未出現(xiàn)第三階段，相應(yīng)的應(yīng)變曲線也并未出現(xiàn)應(yīng)變突變，說明在溫度60℃，車轍載荷1.0Mpa，氧氣濃度21％，紫外光強(qiáng)度79w/mm，車轍輪碾24次/min，噴淋速率10mm/h，含雨水試驗(yàn)條件下，該路面結(jié)構(gòu)經(jīng)過30000次車輛反復(fù)輪碾作用后路面結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)由車轍引起的路面開裂，路面結(jié)構(gòu)未發(fā)生疲勞破壞。

同時(shí)，應(yīng)變趨勢仍然符合車轍深度變化率，車轍曲線斜率與應(yīng)變速率呈正相關(guān)關(guān)系，故通過表面應(yīng)變可以達(dá)到監(jiān)測瀝青路面的疲勞性能的目的。

基于光纖光柵傳感器的瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞方法的性能檢測：應(yīng)變幅值突變作為瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞判斷標(biāo)志，結(jié)果顯示該方法準(zhǔn)確可靠。

本發(fā)明適用于各種實(shí)際瀝青路面結(jié)構(gòu)、級配，模擬試驗(yàn)參數(shù)(如溫度、載荷等)不僅僅局限于案例中的條件，在此不一一列舉實(shí)施例。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。