[发明专利]一种基于应变传感器群的沥青路面应变监测方法

说明书

本发明公开了一种基于应变传感器群的沥青路面应变监测方法，考虑到不同温度下路面材料模量也会不同，从而导致单个传感器测量会存在一定的误差，利用植入应变传感器的沥青混合料长方体试件，通过外贴应变片，在逐级加载模式下，根据应变片测量的应变数据作为实际测量值对应变传感器的测量结果进行修正，保证了应变传感器的输出结果可以真实反映路面结构的实际状态，进一步将不同温度下修正的应变传感器埋入路面结构中，利用拉格朗日插值方法和最邻近外推方法，实现任意温度车辆荷载作用下路面结构真实应变响应的准确测量和监测，对于指导路面结构设计、解释行车荷载作用下路面力学破坏机理和提出合理的预防性养护方案具有重要意义。

技术领域

本发明涉及道路结构健康监测技术领域，特别是涉及一种基于应变传感器群的沥青路面应变监测方法。

背景技术

行车荷载反复作用会引起路面结构内部力学损伤的逐渐积累，最终导致路面开裂等病害的发生，直接影响到路面服役性能，因此为了解释路面在车辆荷载作用下的力学破坏机理，以合理进行路面结构设计，延长道路使用寿命，需要对行车荷载作用下路面结构力学响应进行监测，分析路面结构动力响应规律，进而为长寿命路面结构的设计提供理论依据。

为了监测行车荷载作用下沥青路面结构动力响应，需要在路面结构中埋入应变传感器，然而随着温度变化，沥青路面材料(即沥青混合料)的杨氏模量会表现出较大差异，已有研究表明，冬季低温条件下沥青混合料的模量远远大于夏季高温条件下沥青混合料的模量，沥青混合料的模量由于季节性温度变化表现出了较大差异，在沥青路面结构力学响应监测中，会导致埋入式应变传感器与沥青混合料之间产生不协同变形，并且不同季节下不协同变形程度也会不一样，从而导致应变传感器的测量输出结果与实际路面结构受力状态之间产生较大偏差，影响对路面结构实际受力状态的判断，不利于路面结构设计和预防性养护决策的制定。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于应变传感器群的沥青路面应变监测方法，包括以下步骤

S1、利用与沥青路面材质相同的沥青混合料制备n个沥青混合料长方体试件，沥青混合料长方体试件内植入有应变传感器，应变传感器埋置于沥青混合料长方体试件的几何中心位置处，且测量方向设置为与沥青混合料长方体试件的长度方向一致；

S2、将n个沥青混合料长方体试件分别置于不同的温度下存贮24小时，其中第k个沥青混合料长方体试件的存贮温度记为T_k，且满足T_kT_k+1；

S3、在每个沥青混合料长方体试件长度方向的侧面上分别贴上应变片，采用逐级加载方式对沥青混合料长方体试件长度方向的两端进行加压，采集每一沥青混合料长方体试件上应变传感器和应变片的测量数据，第k个沥青混合料长方体试件上，应变传感器的测量数据为x_k，应变片的测量数据为y_k；

S4、采用线性公式y_k＝a_kx_k通过最小二乘法拟合第k个沥青混合料长方体试件上应变片测量数据和应变传感器测量数据，得到拟合系数a_k的值；

S5、沿行车方向在轮迹带处将所有应变传感器依次间隔埋入沥青路面中，同时埋入一个温度传感器，温度传感器的埋入深度与应变传感器相同；

S6、在行车荷载作用时，采集每一个应变传感器的应变时程响应数据，第k个应变传感器的应变时程响应数据记为ε_k(t)；以应变时程曲线峰值为基准，截取前后△t时间段内的应变时程响应数据，将所截取的应变时程响应数据统一从0s时刻开始，得到统一初始时间的应变传感器的应变时程响应数据，将统一初始时间的第k个应变传感器的应变时程响应数据记为ε_k′(t)；将应变时程响应数据乘以a_k，得到统一初始时间的第k个应变传感器修正的应变时程响应数据，记为a_kε_k′(t)；温度传感器的测量温度记为T；