HJC黄金城

伴随经济发展而出现的大交通量、渠化交通、多轴重载等交通状况对交通基础设施及其整体服务水平提出了更高的要求，尤其是国网干线道路系统，繁重的交通使得其较为薄弱的路面结构更早地出现各类病害如疲劳破损，车辙、推移、反射裂缝，这些病害加速了路面的损坏，使得路面修补次数频繁，路面服役寿命大为降低。

重交通、重荷载和渠化交通迫使沥青混凝土公路的建设需找新的材料和结构。而新型材料和路面结构的研发时间较长，不能满足目前国内尤其是省内对各等级高速公路建设新方法的迫切需求，因此开展了基于加速加载实验的高速公路沥青路面性能研究。

基于加速加载试验的高速公路沥青路面性能检测方案

进行基于加速加载试验的高速公路沥青路面性能研究，通过在试验路不同结构层布设传感器来检测或者检测车辆荷载作用下路面的结构力学响应情况，同时收集路面材料铺设的结构层在不同轮载作用次数作用下的承载力变化情况，分析其抗疲劳性能变化规律。

1、可以对路面的性能衰变有更准确的预判，并及时采用预防性养护措施加以补强，从而延缓大中修的到来，延长沥青路面使用寿命，有效降低沥青路面全寿命周期的经济成本。

2、借助加速加载测试方法，可以更快地对新型路面材料进行研究与推广，为沥青路面建设、养护、管理等各个阶段提供直观、科学的理论支撑。 

01 检测方案设计

1 设计原则

相对于实验室试验和室外路面结构试验而言，加速加载试验仍是一种成本高昂的试验手段，因此为保证能在一次加速加载试验过程中尽可能多地获得所需要的路面性能检测数据，检测方案布置应符合以下三个原则：

检测手段的有效性：应急检测方案采用的检测手段必须能够反映加速加载试验路路在温湿度变化及连续动载作用下的路面各结构层的应力应变的变形破坏情况。
检测数据的实时性：检测数据通过自动化数据采集系统，可实时保存至电脑中，稳定可靠。可随时查看原始数据。
数据传输的可靠性：数据采集基于多通道数据采集系统，并配合人工协助，可保证数据采集稳定可靠

2 方案示例

检测方案是检测沥青路面各结构在车载作用下的响应，传感器基本布设在一条完整的沥青道路上。以布设范围为长度为8m，宽度为4m，深度为0.9m的实验路面为例，左右为两种不同路面结构的传感器布设示意图。

02 传感器选择

在加速加载试验中，选定的主要力学响应技术指标需要考虑路面结构设计的关键技术指标，同时还需要考虑后续建立路面结构行为评价模型的需要，因此力学响应检测的力学指标包括如下4类：

• 面层底部弯拉应变εx。
• 面层和土基顶部竖向压应变εz。
• 面层水平横/纵向剪应变εxz/εyz。
• 各面层之间的沉降变化。

为满足测试需求，所选传感器应包含：沥青应变计、混凝土应变计、沉降传感器。

沥青应变计

■ 主要用途：测量路面沥青层的应变

■ 测量项目：沥青动态应变

■ 布设位置：沥青层底

KM-100HAS传感器专为沥青道路检测设计，其结构包含两个法兰，由于沥青材料内部产生变形使得两个法兰之间的距离发生变化，这个微小的变化传送给弹簧元件。弹簧元件产生变形，并通过安装在弹簧元件表面的应变片测得，沥青材料的弯曲变形和弹簧元件变形成正比，这样就可以准确的测出沥青材料的变形状况。

混凝土应变计

■ 主要用途：测量材料（如混凝土、合成树脂等）从顺应状态到硬化状态的转变过程中的应变。

■ 布设位置：水稳层底

KM系列应变传感器具有低模量和防水结构，适合测量固化最初阶段的内部应变。该传感器完全不透水，具有优异的稳定性，可用于长期应变测量。除上述预埋测量外，还可使用各种选购件测量混凝土、H型钢上的表面应变。

沉降传感器

■ 主要用途：测量各地层的沉降

■ 布设位置：地面

KLA-A沉降传感器设置在地面上，将专用的锚安装在钻孔内指定的位置，测量各锚与地面层之间的位置偏移量。一个钻孔中最多可安装六层的锚。

03 传感器布设安装

通过测量，标注传感器安装位置及方向，按照施工标准及传感器安装要求进行安装。注意传感器电缆保护，以免摊铺机碾压损坏。

沥青应变计安装

 

足尺环道加速加载试验－沥青应变计安装

 

路基路面足尺试验测试系统-土压力计和混凝土应变计安装

传感器布设完毕后，进行沥青路面的铺设。

沥青路面铺设

现场传感器信号测试，检查传感器埋设后工作是否正常。

信号测试

04 数据采集

传感器及路面铺装完成后，使用加速加载试验设备进行加载，以加速路面的老化和破坏。在此过程中使用动态数据采集系统测试收集路面的应力、变形等指标，从而根据各类数据评估路面性能。

示例：某项目加载过程中各测点（沥青应变计）的应变曲线

TMR-300小型多通道动态数据采集系统

■ 主要用途：用于沥青应变计、位移计、土压计、热电偶等的数据采集

• 小尺寸、抗振、直流驱动，野外测试性能可靠；
• 支持多种传感器输入，如应变、温度、电压等
• 采样速度最高达100kHz
• 最多测量80通道（同步连接4台控制单元最多可测320通道）
• 通过LAN连接，测量数据可直接记录到电脑中，支持长时间连续测量
• 单元间可分布连接，可以将测量单元放置在分散的测量点（传感器）附近，并实现大范围的同步测量