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一種現(xiàn)場測試路基動力響應的試驗方法及系統(tǒng)的制作方法_3

文檔序號:8920849閱讀:來源:國知局
面、基層頂面、面層頂面中的一階段或二至三個階段,以不同運行狀態(tài)行駛壓路機、重型卡車等交通荷載8,重復過程⑤?⑦,實時采集公路施工期路基動力響應及環(huán)境變化數(shù)據(jù);
⑨待公路通車運營后,選擇在一年、兩年、五年、十年、二十年中的一時期或二至五個時期,在路面上以不同運行狀態(tài)行駛重型卡車等交通荷載8,重復過程⑤?⑦,采集公路不同運營期重型卡車作用下路基動力響應及環(huán)境變化數(shù)據(jù)。
[0034]實施例2:
如圖1?圖3所示。一種現(xiàn)場測試公路施工和運營期路基動力響應的試驗系統(tǒng),由公路結構1、交通動荷載系統(tǒng)2、信息傳感系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4構成。其特征在于:信息傳感系統(tǒng)3中的第一動壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11逐層埋設于公路結構I中的路堤5、路床6中,將第一動壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11分別連接到相應的傳輸纜線15中的一端接口,傳輸纜線15中的另一端接口連接到位于公路結構外部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4中的動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14的信號接口,用數(shù)據(jù)線將動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14連接到筆記本電腦12,在筆記本電腦12內部安裝數(shù)據(jù)采集處理軟件13。交通動荷載系統(tǒng)2中的壓路機22、或重型卡車23在公路結構I頂部以一定的運行狀態(tài)行駛,釋放動力沖激信號,信息傳感系統(tǒng)3與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4識別、采集、并處理路基動力響應及環(huán)境變化數(shù)據(jù)信息。
[0035]所述的公路結構I包括路堤、路床、路面,由路基填料和路面材料自下而上逐層填筑而成,應位于地勢平坦、視野開闊、縱向上為平直的直線路段,段落長度不宜小于800m,橫向上為整體式路基結構,行車道數(shù)量不小2個。
[0036]所述的交通動荷載系統(tǒng)2由壓路機22、重型卡車23等不同類型交通荷載8中的一種或二種至五種組成,在公路施工和運營期不同階段,交通動荷載系統(tǒng)2在公路結構I頂部以一定的運行狀態(tài)行駛,釋放動力沖激信號。
[0037]所述的信息傳感系統(tǒng)3由第一壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11組成,第一壓力傳感器9與第二加速度傳感器10分別位于兩側輪跡正下方,第三溫濕度傳感器11按豎直方向和水平方向呈‘ Γ ’型布置于路堤、路床內部,第一壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11之間互不相連,通過各自獨立的傳輸纜線連接到路基之外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4。按豎直方向和水平方向呈‘Γ’型布置于路基內部,豎直方向布設的第一壓力傳感器9與第二加速度傳感器10分別位于兩側輪跡正下方,第三溫濕度傳感器11置于輪跡中軸線正下方,自路床頂往下分5?8層等間距分布,層間距40?60cm ;沿著最上層布設的第一壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11,在水平方向上等間距布置2?4列第一壓力傳感器和第二加速度傳感器,列間距80?120cm。所述的信息傳感系統(tǒng)具體包括10?15個第一壓力傳感器9、10?15個第二加速度傳感器10、5?8個第三溫濕度傳感器11。
[0038]所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4包含筆記本電腦12、數(shù)據(jù)采集處理軟件13、動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14、信號傳輸纜線15、穿線管16、觀測保護室17,將信號傳輸纜線15中的土壓力傳感器信號線、加速度傳感器信號線、溫濕度傳感器信號線的一端接口分別連接到相應的第一壓力傳感器9、第二加速度傳感器10、第三溫濕度傳感器11,加速度傳感器信號線、土壓力傳感器信號線、溫濕度傳感器信號線分別套過穿線管(16)和套管(18),引出路基范圍之外,待測試試驗開始,再將加速度傳感器信號線、土壓力傳感器信號線、溫濕度傳感器信號線的另一端接口連接于動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14,再連接到筆記本電腦12,通過數(shù)據(jù)采集處理軟件13控制數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、處理等功能。每階段測試試驗結束后,將所有纜線接口與動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14分離,存放于觀測保護室17內。
[0039]所述的第一壓力傳感器9,其最大量程0.5?IMpa,測量誤差小于0.5kpa,最高頻率不小于100Hz,共10?15個,傳感器之間互不相連,通過各自獨立的傳輸纜線連接到路基之外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0040]所述的第二加速度傳感器10,其測量范圍不小于lOOm/s2,精度高于0.05m/s2,最高頻率不小于ΙΚΗζ,共10?15個,傳感器之間互不相連,通過各自獨立的傳輸纜線連接到路基之外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0041]所述的第三溫濕度傳感器11,溫度范圍為-40?80°C,濕度量程為O?100% m3/m3,精度優(yōu)于±2%,響應時間小于Is。共5?8個,傳感器之間互不相連,通過各自獨立的傳輸纜線連接到路基之外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0042]所述的壓路機22,為振動式、靜壓式、輪胎式、羊足式壓路機等中的一種或多種,自重為15?30t,車速為2?4 km/ho
[0043]所述的重型卡車23,為單后軸式、雙后軸式、多后軸式重型卡車中的一種或多種,單軸軸載為10?30t,最大車速為60?100 km/ho
[0044]所述的信號傳輸纜線15,包括加速度傳感器信號線10?15段每段20?30m,土壓力傳感器信號線10?15段每段20?30m,溫濕度傳感器信號線5?8段每段10?20m,不同信號線與相應傳感器相連,傳感器之間互不相連,通過各自獨立的傳輸纜線連接到路基之外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0045]所述的穿線管16,套在信號傳輸纜線15外面,保護傳輸纜線避免損壞,穿線管與穿線管之間通過套管18連接,與傳輸纜線同時引出路基范圍之外,所述的穿線管16為PVC膠管、不銹鋼管、碳鋼管中的一種或多種,孔徑為30?100mm,共50?100段,總長200?400m,在管段之間安裝套管,將相鄰穿線管連為一體。
[0046]所述的觀測保護室17,為鋼質或混凝土質預制箱體19,長寬高最小尺寸為60cmX40cmX80cm,觀測保護室17內部自下而上設置5?8層用于放置傳感器纜線的鋼絲網(wǎng)隔層或鐵桿20,保護室正面設置旋轉式鐵門21。所述的觀測保護室17為鋼質或混凝土質預制箱體,層用于放置傳感器纜線的鋼絲網(wǎng)隔層或鐵桿,觀測保護室正面設置旋轉式鐵門。
[0047]所述的動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14,其中的連接信號接口連接傳輸纜線15中端口,數(shù)據(jù)接口連接到安裝有數(shù)據(jù)采集處理軟件13的筆記本電腦12。所述的動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)14可同時動壓力、加速度、溫濕度傳感器的數(shù)據(jù),通道數(shù)為16?32通道,全部通道采樣頻率為I?5120kHz,測量分辨率高于0.1 μ ε。
[0048]所述的數(shù)據(jù)采集處理軟件13,為動靜態(tài)應變采集分析系統(tǒng)配套的應用程序,兼容于常見的電腦操作系統(tǒng),能實時采集數(shù)據(jù)、顯示曲線、及時域頻域分析處理。
[0049]試驗數(shù)據(jù):
以某公路結構為試驗路段,采用本發(fā)明的試驗方法和系統(tǒng)開展路基動力響應測試試驗,在路床頂之下50cm、100cm、220cm、350cm四個層位埋設動土壓力盒、加速度傳感器、溫濕度傳感器,路基施工完成后,分別開展壓路機沖擊荷載作用下、重型卡車沖擊荷載作用下路基動力響應測試試驗。
[0050](I)壓路機荷載作用下路基動力響應測試結果
采用20t徐工雙輪雙振壓路機,以典型工作狀態(tài)(高速大振)在路基結構上部行駛,由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集下部各層傳感器中的動力響應數(shù)據(jù),試驗結果如圖圖5a、圖5b、圖5c、圖5d、圖 5e、圖 5f、圖 5g、圖 5h。
[0051]測試結果顯示,壓路機作用下路基動應力、加速度響應時程曲線呈現(xiàn)單峰、雙峰等脈沖狀分布特征,且隨著深
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