路面结构承载力连续检测方法技术

技术编号:20900236 阅读:27 留言:0更新日期:2019-04-17 16:03
本发明专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:包括以下步骤,S1:建立检测设备仿真模型;所述检测设备为含有振动轮可跳振的二自由度检测设备;S2:将路面结构整体等效刚度和所述检测设备机械参数代入仿真模型,获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ,建立路面结构承载力与所述统计值Ⅰ之间的加速度‑承载力函数关系;S3:控制检测设备在被测路面进行作业,采集所述检测设备振动轮加速度反馈信号Ⅱ,根据所述加速度反馈信号Ⅱ获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ;S4:将步骤S3中获得的所述统计值Ⅱ代入所述加速度‑承载力函数关系,得到路面结构承载力的检测值。本发明专利技术可以实现实时连续检测路面结构承载力。

【技术实现步骤摘要】
路面结构承载力连续检测方法
本专利技术涉及一种承载力连续检测方法,尤其涉及路面结构承载力连续检测方法。
技术介绍
路面结构承载力的检测方法可分为破损检测和非破损检测方法。破损检测方法是直接在路面上钻芯取样判定路面产生破坏的层次和严重程度,然后取样在实验室进行各项试验得到各项计算参数,通过与设计标准相比较估算判定现有路面结构承载力。这种方法不仅费时费力、测试点少,而且野外取样试验局限性大,试验结果与原位材料的性质产生偏差,对现有路面造成了人为损坏。非破损检测方法则是通过测量路面弯沉反映路面结构强度,可分为三个大类:静态弯沉检测方法、稳态弯沉检测方法、模拟行车荷载下弯沉的检测方法。静态弯沉检测方法存在很多不足:加载方式为静态荷载,不能反映真实的路面荷载;卡车前轮对测点有一定影响,不一定能获得稳定的参考点,极大的影响了测量精度和使用范围;每次测量只能得到单点最大弯沉值,无法反映弯沉盆的形状和大小;测量过程为人工操作,操作过程费时费力,不能快速获得弯沉值。稳态弯沉检测方法的不足在于:静力预载较大,改变了路面应力状态,会对测量结果产生一定影响;施加的荷载水平较低,不能代表实际的行车荷载作用;施加的振动频率为低频时,测量比较困难,准确性差,不变的荷载频率有时会产生共振现象,使所测数据失实。模拟行车荷载下弯沉的检测方法的存在以下不足:需要布设传感器,操作比较复杂,费时费力;只能取点测量,不能实现对路面结构弯沉的实时连续检测。因此,需要提出一种新的路面结构承载力检测方法,能够根据检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值来计算路面结构承载力,无需费时费力,具有操作简便、省时省力,能够连续测量路面结构承载力。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,能够根据检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值来计算路面结构承载力,无需费时费力,具有操作简便、省时省力,能够连续测量路面结构承载力。本专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:包括以下步骤,S1:建立检测设备仿真模型;所述检测设备为含有振动轮可跳振的二自由度检测设备;S2:将路面结构整体等效刚度和所述检测设备机械参数代入仿真模型,获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ,建立路面结构承载力与所述统计值Ⅰ之间的加速度-承载力函数关系;S3:控制检测设备在目标道路进行作业,采集所述检测设备振动轮加速度反馈信号Ⅱ,根据所述加速度反馈信号Ⅱ获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ;S4:将步骤S3中获得的所述统计值Ⅱ代入所述加速度-承载力函数关系,得到路面结构承载力的检测值。进一步,所述步骤S2包括根据如下方法确定检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ:S21:将所述检测设备的机械参数代入仿真模型进行仿真,计算所述检测设备振动轮加速度Ⅰ;S22:根据步骤S21,统计所述检测设备振动轮加速度仿真结果曲线的极小值,计算所述极小值的均方根值,将所述均方根值作为所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ。进一步,所述步骤S1中所述检测设备仿真模型,由“机体-地面”二自由度跳振系统动力学方法建立仿真模型;所述“机体-地面”二自由度跳振系统包括符合、跳离和冲击三个运动阶段,其中,所述符合、跳离和冲击三个运动阶段的系统动力学方法如下所示:其中,符合运动阶段系统动力学计算采用如下方法:跳离阶段系统动力学计算采用如下方法:冲击阶段,因冲击过程持续时间很短,则冲击过程结束时振动轮及随振质量速度计算采用如下方法:其中,相位角计算采用如下方法:式中:mj—为机架质量,kg;ml为振动轮质量,kg;mt为随振土体质量,kg;kj为机架刚度,N/m;kt为土体刚度,N/m;cj为机架阻尼,N·s/m;ct为土体阻尼,N·s/m;xj为机架位移,m;xl为振动轮位移,m;xt为土体位移,m;F为激振力幅值,N;ω为激振器转动角速度,rad/s;为相位角,rad;rem为取余函数,T为激振器转动周期,g为重力加速度。进一步,根据如下方法计算所述随振土体质量:mt=(ζ-1)ml(5)式中,ξ为附加质量系数,其中,通过如下方法计算所述ξ附加质量系数,ξ=1.056-7.25×10-4b(20≤b≤60)(6)式中,b为无量纲质量比;其中,通过如下方法计算所述无量纲质量比b,式中,ρ为土体密度,r为振动轮接地面的等效圆半径;其中,通过如下方法计算所述r振动轮接地面的等效圆半径,式中,R为所述检测设备振动轮半径,L为所述检测设备振动轮宽度,β为土地内摩擦角。进一步,所述路面结构整体等效刚度K计算方法如下方法所示:式中,E为土体弹性模量,σ为土体泊松比,β为土的内摩擦角,r为振动轮接地面的等效圆半径。进一步,所述路面结构承载力与所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅰ之间的加速度-承载力函数关系采用如下方法:式中E表示路面结构承载力(路面弹性模量),a表示振动轮加速度反馈信号的统计值。进一步,步骤S3,根据所述加速度反馈信号Ⅱ,统计所述检测设备振动轮加速度Ⅱ曲线的极小值,计算所述极小值的均方根值,将所述均方根值作为所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅱ。本专利技术的有益效果:本专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,能够根据检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值来计算路面结构承载力,无需费时费力,具有操作简便、省时省力,能够连续测量路面结构承载力。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述:图1为本专利技术一个实施例的仿真模型符合运动阶段的示意图。图2为本专利技术一个实施例的仿真模型跳离运动阶段的示意图。图3为本专利技术一个实施例的仿真模型冲击运动阶段的示意图。图4为本专利技术一个实施例的仿真模型符合运动阶段开始时激振器相位角的示意图。图5为本专利技术一个实施例的仿真模型跳离运动阶段开始时激振器相位角的示意图。图6为本专利技术一个实施例的仿真模型冲击运动阶段开始时激振器相位角的示意图。图7为本专利技术一个实施例的仿真模型冲击运动阶段接地等效圆半径计算的示意图。图8为本专利技术一个实施例的仿真模型仿真运算结果曲线图。图9振动轮加速度曲线极小值取值示意图。图10为本专利技术一个实施例加速度反馈信号的统计值与路面结构承载力的对应关系曲线图。图11为实测到的振动轮加速度信号反馈信号图。图12为图11振动轮加速度信号反馈稳定阶段的放大图。具体实施方式以下对本专利技术做出进一步的说明:本专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,能够根据检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值来计算路面结构承载力,无需费时费力,具有操作简便、省时省力,能够连续测量路面结构承载力。本专利技术提供路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:包括以下步骤,S1:建立检测设备仿真模型;所述检测设备为含有振动轮可跳振的二自由度检测设备;S2:将路面结构整体等效刚度和所述检测设备机械参数代入仿真模型,获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ,建立路面结构承载力与所述统计值Ⅰ之间的加速度-承载力函数关系;S3:控制检测设备在目标道路进行作业,采集所述检测设备振动轮加速度反馈信号Ⅱ,根据所述加速度反馈信号Ⅱ获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ;S4:将步骤S3中获得的所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ代入所述加速度-承载力函数关系,得到路面结构承载力的检测值。在本实本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:包括以下步骤,S1:建立检测设备仿真模型;所述检测设备为含有振动轮可跳振的二自由度检测设备;S2:将路面结构整体等效刚度和所述检测设备机械参数代入仿真模型,获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ,建立路面结构承载力与所述统计值Ⅰ之间的加速度‑承载力函数关系;S3:控制检测设备在目标道路进行作业,采集所述检测设备振动轮加速度反馈信号Ⅱ,根据所述加速度反馈信号Ⅱ获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ;S4:将步骤S3中获得的所述统计值Ⅱ代入所述加速度‑承载力函数关系,得到路面结构承载力的检测值。

【技术特征摘要】
1.一种路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:包括以下步骤,S1:建立检测设备仿真模型;所述检测设备为含有振动轮可跳振的二自由度检测设备;S2:将路面结构整体等效刚度和所述检测设备机械参数代入仿真模型,获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ,建立路面结构承载力与所述统计值Ⅰ之间的加速度-承载力函数关系;S3:控制检测设备在目标道路进行作业,采集所述检测设备振动轮加速度反馈信号Ⅱ,根据所述加速度反馈信号Ⅱ获取所述检测设备振动轮加速度反馈信号统计值Ⅱ;S4:将步骤S3中获得的所述统计值Ⅱ代入所述加速度-承载力函数关系,得到路面结构承载力的检测值。2.根据权利要求1所述路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:所述步骤S2包括根据如下方法确定检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ:S21:将所述检测设备的机械参数代入仿真模型进行仿真,计算所述检测设备振动轮加速度Ⅰ;S22:根据步骤S21,统计所述检测设备振动轮加速度仿真结果曲线的极小值,计算所述极小值的均方根值,将所述均方根值作为所述检测设备振动轮加速度反馈信号的统计值Ⅰ。3.根据权利要求1所述路面结构承载力连续检测方法,其特征在于:所述步骤S1中所述检测设备仿真模型,由“机体-地面”二自由度跳振系统动力学方法建立仿真模型;所述“机体-地面”二自由度跳振系统包括符合、跳离和冲击三个运动阶段,其中,所述符合、跳离和冲击三个运动阶段的系统动力学方法如下所示:其中,符合运动阶段系统动力学计算采用如下方法:跳离阶段系统动力学计算采用如下方法:冲击阶段,因冲击过程持续时间很短,则冲击过程结束时振动轮及随振质量速度计算采用如下方法:其中,相位角计算采用如下方法:式中:mj—为机架质量,kg;ml为振动轮质量,kg;...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁乃兴曹志坡曹源文
申请(专利权)人:重庆交通大学德州职业技术学院德州市技师学院
类型:发明
国别省市:重庆,50

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1