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原文传递基于振动激励的沥青路面压实度实时连续检测技术研究

论文题名：	基于振动激励的沥青路面压实度实时连续检测技术研究
关键词：	沥青路面;压实度;实时连续检测;振动激励
摘要：	路面压实度作为直接决定整个路面的强度和稳定性的因素，施工过程中，由于压实方式的选择不当、压实度不达标等都会造成路面出现如裂缝、沉降、松散等病害，使得大量公路在未达到设计使用寿命前就出现因压实质量问题而造成不同程度的破坏。又由于传统的压实度检测方法很难满足压实度质量连续检测的需求。因此，为了提高路面压实质量和压实效率，将路面压实度检测方法实时化和智能化，本文开展了基于振动激励的压实度连续实时检测方法的研究。　　本文依托云南省交通项目，针对压实度在路面施工中的重要意义及传统压实度检测方法明显的不足。通过分析压实度的主要影响因素，建立了“振动激励设备-沥青混合料”动力学模型并进行了仿真分析和现场实测，完成了沥青路面压实度实时连续检测系统的设计并开展了工程试验，得到以下主要结论：　　（1）建立了“振动激励设备-沥青混合料”动力学模型，并对三种机型在不同阻尼和随动质量下振动加速度刚度的变化关系进行了分析研究。基于Matlabsimulink编程方式进行simulink数值仿真模型的建立和仿真，得出振动轮振动加速度、速度、位移在随时间变化的响应曲线图。通过对沥青混合料刚度进行数值仿真分析，得到三种不同机型振动加速度与沥青路面刚度的变化关系趋势图。　　（2）通过对沥青路面阻尼参数和随动质量参数进行数值仿真分析，得出三种机型在不同阻尼下加速度刚度的变化关系趋势图，结合不同机型加速度、刚度、阻尼关系曲面图得出结论：随着阻尼的不断增大，在同一刚度下，加速度值随之减小，两者呈负相关。对不同机型随动质量参数进行数值仿真得出三种机型在不同随动质量下加速度刚度变化关系趋势图，结合不同机型加速度、刚度、随动质量关系曲面图得出结论：在同一刚度下，随动质量越小，加速度越小，两者呈正相关，可以采用振动加速度表征路面压实度。　　（3）基于实测环境，完成了加速度传感器数据采集仪的选取，确定了安装位置、振动加速度信号获取方法。对原始数据进行滤波处理，滤波处理后的振动加速度信号形波形曲线规律与仿真所得压路机正弦振动规律一致。根据不同周期加速度数据的标准偏差，确定了振动周期为20，每隔0.44m获取一个加速度有效值。利用传统压实度检测方法实测出路段压实度，将现场实测压实度值与采集到的加速度有效值一一对应，进行拟合后得出两者具有明显的正相关变化趋势。将仿真结果与实测结果进行对比分析，验证了仿真模型的合理性，即可以用仿真形式进行压实度振动加速度的关系研究。　　（4）基于振动设备压实作业现场实测的加速度信号值与现场对应位置路面压实度值，将中面层、下面层在不层厚度下压实度与加速度进行对应，分别得出了三种机型在不同面层，压实度加速度变化关系趋势图，结合加速度、压实度和厚度关系曲面图和相关数据，经数据拟合分析，分别得出三种机型在不同层厚下，加速度与压实度拟合关系式。基于实测现场温度和实测加速度信号及压实度值，将现场实测温度下的压实度与加速度进行对应，分别得出三种机型在中面层和下面层不同温度下，压实度加速度变化关系趋势图，结合压实度、加速度和温度关系曲面图和相关数据，经数据拟合分析，分别得出三种机型在不同温度下，加速度与压实度拟合关系式。　　（5）基于LabVIEW对沥青路面压实度实时连续检测系统进行了设计，依托云南省交通项目试验路段，利用沥青路面压实度实时连续检测系统展开沥青路面压实度检测工程试验，通过数据差异显著性分析，对系统检测结果与现场检测结果进行误差分析，得出无显著差异，进一步验证了所设计的检测系统可实现对沥青路面压实度实时连续检测。
作者：	徐建伟
专业：	机械工程
导师：	马丽英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022