[發明專利]基于路面監測的公路機場瀝青道面模量反算裝置及方法

有效

• 申請號: 201710421625.9
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107064476B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 董澤蛟;馬憲永;張同心
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發明涉及一種基于路面監測的公路機場瀝青道面模量反算裝置及反算方法。它滿足公路/機場瀝青道面在不停車/停航條件下的瀝青層模量實時評估需求。它需要在瀝青路面的瀝青層層底埋設橫向應變傳感器、縱向應變傳感器、豎向應變傳感器、土壓力計、溫度傳感器、軸位置傳感器；通過光纖光柵解調儀對監測數據進行采集，并獲得車輛/飛機荷載關鍵信息，如行駛速度、軸位置、應力/應變響應、路面溫度等，用于反算的輸入；最后通過雙層層狀彈性體系解析方法，將路面結構瀝青層看作整體，瀝青層以下結構視為半空間體，反復迭代計算瀝青層模量，從而實現公路/機場瀝青道面瀝青層模量反算與評估。

技術領域

本發明涉及一種基于路面應力應變監測的公路機場瀝青道面模量反算裝置及反算方法。

背景技術

真實掌握路面結構的內部工作狀況是極為重要的，路面結構體系作為一個外部結構物，不但自身構造復雜，材料性質差異多樣，而且受外界環境和荷載的反復作用，其內部的工作狀態不可避免地受到影響，從而體現在宏觀使用性能的降低；其中瀝青層模量就是一個反映路面使用性能的重要參數，其與瀝青路面疲勞和車轍演變有很大關聯，因此，適時掌握評估在自然環境和車輛/飛機荷載作用下路面瀝青層的模量，有助于及時做出道面結構的“健康狀況”的評估，從而及時、合理、優化的做出道面結構養護維修決策。

以往路面模量測試方法，如承載板法、落錘式彎沉儀(FWD)等，均是在停止交通的前提下，對路面表面進行加載，并測試路表彎沉，以反算各結構層模量，然而路表彎沉反映的路面綜合承載能力，而不能體現路面多層結構的材料性質差異，故路面各結構層模量無法通過彎沉數據反算并迭代收斂，基于信息融合和光纖光柵傳感技術的路面結構性能監測技術可以實時掌握路面結構內部受外界環境和荷載的反復作用下的應力、應變、溫度等信息，并通過雙層層狀彈性體系理論迭代收斂瀝青層模量，為路面模量反算提供了新方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術存在的問題，進而提供一種不需停車、停航，可在瀝青道面內部監測，能體現路面多層結構的材料性質差異，從而使路面結構層模量通過應力應變監測數據反算并迭代收斂的瀝青道面模量反算裝置及反算方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于路面監測的公路機場瀝青道面模量反算裝置，它包括橫向應變傳感器、縱向應變傳感器、豎向應變傳感器、土壓力計、溫度傳感器、軸位置傳感器、光纖光柵解調儀、服務器和雙層層狀彈性體系解析計算裝置；所述橫向應變傳感器、縱向應變傳感器、豎向應變傳感器、土壓力計、溫度傳感器和軸位置傳感器均為光纖布拉格光柵傳感器；所述橫向應變傳感器、縱向應變傳感器、豎向應變傳感器、土壓力計、溫度傳感器和軸位置傳感器均安裝在路面瀝青層層底；光纖光柵解調儀、服務器設置于安全區域機房內；雙層層狀彈性體系解析計算裝置與服務器配合設置。

所述的橫向應變傳感器垂直于車輛/飛機行駛方向埋設于瀝青層底部，且針對不同車輛軸型分布于車輛加載的區域，針對不同的機型輪組分布于距離道中線(主起落架間距+輪距)/2處；每個橫向應變傳感器均用于測量瀝青道面的橫向應變；所述橫向應變傳感器的橫向應變信號輸出端分別與光纖光柵解調儀的橫向應變信號輸入端連接；所述的橫向應變傳感器設置至少兩個。通過兩個橫向應變傳感器的響應峰值時間差和縱向埋設間距，可確定行駛速度。

所述的縱向應變傳感器平行于車輛/飛機行駛方向埋設于瀝青層底部，且針對不同車輛軸型分布于車輛加載的區域，針對不同機型輪組分布于距離道中線(主起落架間距+輪距)/2處；每個縱向應變傳感器均用于測量瀝青道面的縱向應變；所述縱向應變傳感器的縱向應變信號輸出端分別與光纖光柵解調儀的縱向應變信號輸入端連接；所述的縱向應變傳感器設置至少兩個。通過兩個縱向應變傳感器的響應峰值時間差和縱向埋設間距，可確定行駛速度。