基于fbg传感器的道路结构信息监测方法研究

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1、ResearchonRoadStructureInformationMonitoringMethodBasedonFBGSensorADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShangYangSupervisor：Prof.PeiJianzhongChang’anUniversity,Xi’an,P.R.China摘要我国目前正处于高速公路网快速建设和大量已建成公路的养护时期，基础设施建设的投资非常大，如何实时监测公路的状态，延长公路的使用寿命是

2、一项关键技术。传统的路表测试技术无法实现实时监测道路状态，现将具有高采集频率的光纤光栅传感器埋入道路的各结构层中，可以实现对道路各结构层的实时监测。在公路建设和养护中推广应用道路结构信息监测系统不仅可以提高道路养护工作的针对性和效率，还能够提高公路的使用质量，延长公路的使用寿命，从而获得巨大的社会效益和经济效益。本文在充分调研了现有道路结构测试技术的基础上，针对现有方法的不足，提出了将光纤光栅传感器用于道路结构信息监测的方法。对光纤光栅传感器与沥青混合料的变形协调性进行了研究，提出了受压模式下的修正方程和受

3、拉模式下的修正方程；根据试验路的各结构层材料的特性和施工方法，设计传感器的埋设方案，成功的埋设了传感器。本课题的道路结构信息监测系统采用了SQLServer数据库来实现数据的处理，通过GPRS无线传输，可以将数据传输到具有固定IP地址的服务器上，管理人员可以随时登陆系统查看道路状态信息。研究表明：光纤光栅传感器与沥青混合料的变形具有线性关系，将光纤光栅传感器用于道路结构信息监测是可行的；不同基体材料受拉时，随着荷载的增大，连续多孔介质的应变值增大相较于连续介质增加更快；通过室内车辙试验可以得知，由于拉-压应

4、变的交替出现，容易导致结构出现疲劳开裂；对道路结构监测系统进行不同轴载的静态加载，数据表明超载会对道路结构造成严重的影响；标准轴载的车辆以不同的速度进行动态加载试验，数据表明车辆的行驶速度越高，对道路造成的影响就越小，且后轮对道路的影响比前轮大。关键词：路面结构、光纤光栅传感器、变形协调、静载分析、动载分析、健康监测IAbstractCurrently,ourcountryisundergoinghighwaynetworkconstructionandalargenumberofcompletedhigh

5、waymaintenanceperiod，infrastructureinvestmentisverylarge,howtorealizereal-timemonitoringstateoftheroadandextendtheservicelifeofroadisakeytechnology.Traditionalroadsurfacetestingtechnologycan'tachievereal-timemonitoringofroadcondition,nowembeddedhighfrequen

6、cyFBG(FiberBraggGrating)sensorsintoeachstructurallayeroftheroad,itcanrealizethereal-timemonitoringoftheroad.Inhighwayconstructionandmaintenanceusehighwaystructureinformationmonitoringsystemnotonlycanimprovethepertinenceandefficiencyofroadmaintenance,alsoca

7、nimprovetheroadservicequality,extendtheservicelifeofroad,soastoobtaingreatsocialbenefitsandeconomicbenefits.Basedonfullresearchoftheexistingroadstructuretestingtechnology,thispaperaimedattheshortcomingsoftheexistingmethodsproposeduseFBGsensorinhighwaystruc

8、tureinformationmonitoringsystem.ThedeformationcoordinationofFBGsensorandasphaltmixturewasstudied,proposedthecorrectionequationofcompressionmodeandthecorrectionequationoftensionmode;accordingtothematerialchara