基于五維光纖傳感器的瀝青路面動水壓力測量的研究

呂　棟，胡小弟，周永蓮，王　富

武漢工程大學資源與土木工程學院，湖北 武漢 430074

基于五維光纖傳感器的瀝青路面動水壓力測量的研究

呂棟，胡小弟，周永蓮，王富*

武漢工程大學資源與土木工程學院，湖北 武漢 430074

基于國內外已有的研究成果，介紹了一種自行研發的五維光纖傳感器，用于測量瀝青路面結構內的動水壓力.該傳感器應用光纖傳感原理，采用十字梁結構將4個光纖傳感器固定，并填充水泥混凝土以穩定及保護傳感器.將五維傳感器埋設于路面，并使之處于飽水狀態.當加載車輛以不同速度駛過時，光纖光柵將傳遞壓應變信號，然后由調制解調器接收信號，即可測量出動水壓力值.實測結果發現，動水壓力呈正負壓交替現象，且最大正壓力可達到0.115 MPa，最大負壓力達到0.073 MPa.各方向的動水壓力均不相同，但均隨車速遞增.

瀝青路面；五維光纖傳感器；動水壓力；現場測量

1　引　言

動水壓力是指車輛在運動過程中路面內的水膜不斷被擠壓，并從輪胎兩側和輪胎花紋間隙排出，于是本來相對靜態的水壓在擠壓作用下產生了一個動態的、瞬時的水壓力［1］.反復的動水壓力促使了瀝青與集料間的剝離，進而引發瀝青路面水損壞［2］.因此，對動水壓力的研究十分重要.

目前，國內外許多學者對動水壓力進行過不同程度的研究.動水壓力的獲得主要分兩種方法，即為數值分析法和現場實測法.Kettil等［3］通過編制有限元程序來模擬動水壓力；張勐等［4］采用FLUENT建立輪胎在橋面行駛的有限元模型，模擬不同行駛速度、不同水膜厚度及不同花紋深度等條件，并計算橋面的動水壓力值；……