基于fbg和fem的废胶粉改性沥青混合料车辙发展规律研究

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1、中图分类号：U416.217论文编号：102870118-S153学科分类号：082301硕士学位论文基于FBG和FEM的废胶粉改性沥青混合料车辙发展规律研究研究生姓名魏路楠学科、专业道路与铁道工程研究方向路基路面工程指导教师高俊启副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonDevelopmentRe

2、gulationofRutaboutWRPModifiedAsphaltMixturebasedonFBGandFEMAThesisinHighwayandRailwayEngineeringbyWeiLunanAdvisedbyProf.GaoJunqiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：____________日期：____________南京航空航天大学硕士学位论文摘要沥青路面车辙的防治在现阶段道路建设和管理养护中依然首当其冲，研究人员将解决车辙问题与解决日益突

4、出的废旧轮胎污染问题结合，促使了橡胶沥青路面的发展。本文在规范推荐的车辙试验和基于光纤传感实测技术设计的车辙试验系统的基础上，结合有限元研究了在材料因素和结构因素影响下沥青混合料永久变形的形成、发展机理与规律。主要研究如下：（1）进行干法废胶粉改性沥青混合料配合比设计，并研究其高温性能影响因素。试验表明：废胶粉对沥青混合料高温性能的提升显著，其高温稳定性随着废胶粉掺量的增加而降低；以级配AC-13C、AC-13F和SMA-13制作的废胶粉改性沥青混合料的高温性能均满足规范要求；复合改性时，应有合理的掺和比例，高

5、温性能的提升并不是在前一改性剂改善基础上的简单叠加。（2）设计并进行车辙试验条件下基于FBG技术的一次轮碾试验，结果表明表面粘贴式FBG传感器经过数据后期处理可准确评价沥青路面高温下的真实受力状态。通过有限元实现了轮载移动，进行轮载一次作用下传感器处各力学参数的动态应变响应时程分析，得出车辙发展早期规律以及横向主应变应为轮迹两侧隆起的首要控制因素。（3）设计并进行基于FBG技术的车辙试验，从辙槽右侧结构表面的横向应变而非纵向辙槽深度的角度揭示废胶粉改性沥青混合料车辙发展全过程的规律，给出应变变形曲线上提取的力学

6、参数，分析沥青混合料材料内部结构抵抗轮载传递的能力以及流动状态，评价抗车辙能力。（4）借助有限元模拟了普通AC-13C型和废胶粉改性沥青混合料的室内车辙试验，并对永久变形进行了简单预估，从沥青混合料结构表面横断面竖向位移曲线的演变入手构建位移场和车辙变形断面图，揭示沥青混合料在荷载作用下的行为特征以评估高温性能并清晰地反映车辙的发展规律，不仅仅局限于轮迹处，而是放眼于整个面层结构。（5）通过应变原位测试和有限元分析对比，验证了传感器长期监测沥青混合料车辙发展的可行性。构建了不同时段的沥青混合料结构表面应变场，分

7、析普通AC-13C型和废胶粉改性沥青混合料的应变变形规律，说明采用有限元软件构建应变场的演变能够清晰地反映车辙的发展规律，它是对构建位移场的一种补充，能够揭示位移场所不能反映的细节问题。关键词：FBG，车辙，道路工程，有限元，废胶粉，改性沥青混合料I基于FBG和FEM的废胶粉改性沥青混合料车辙发展规律研究II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThecontroloftherutinasphaltroadisstillthefirstproblemintheroadconstructionandmana

8、gementmaintenance,theresearchershavecombinedtheproblemofsolvingrutswiththeproblemofsolvingthepollutionofwastetyres,whichhasledtothedevelopmentofrubberasphaltpavement.Basedontheruttingtestrecomme