路面应力应变检测方法

摘要

本发明公开了一种路面应力应变检测方法，属于沥青路面结构性能研究领域。该方法是在试验路适当位置预埋沥青层应变传感器、土压力盒、温度传感器和轴传感器，通过高速数据采集系统采集数据后，对数据进行分析处理以得到路面应力应变。应用本发明的方法测得的数据能够很好地符合路面实际情况，具有很好的推广应用价值。可广泛地应用于交通荷载、环境变化耦合作用下路面内部受力状态及变化规律与检测技术研究之中。

权利要求

1.路面应力应变检测方法，其特征在于，在试验路适当位置预埋沥青层应变传感器、土压力盒、温度传感器和轴传感器，通过高速数据采集系统采集数据后，对数据进行分析处理以得到路面应力应变：所述沥青层应变传感器预埋在沥青混合料层底；

所述土压力盒预埋在沥青混合料层底；

所述温度传感器用于测定路表、1/2沥青层以及沥青层底部的温度；

所述轴传感器预设在试验路表层，

在试验路表层预设三个轴传感器，三个轴传感器成“Z”字形排列，相互平行的两个轴传感器与行车方向相垂直；

土压力盒、沥青层应变传感器、温度传感器与轴传感器均通过导线、传感器连接器与高速数据采集系统相连接。

2.根据权利要求1所述的路面应力应变检测方法，其特征在于，所述温度传感器用于测定路表、1/2沥青层、沥青层底部及基层中部的温度。

3.根据权利要求1或2所述的路面应力应变检测方法，其特征在于，所述沥青层应变传感器、土压力盒预埋在外车轮轨迹线的位置，所述外车轮轨迹线距外车道标线中心线的距离＝(单个行车道的宽度一轮距)/2。

4.根据权利要求1或2所述的路面应力应变检测方法，其特征在于，在沥青混合料层底预埋4×3个沥青层应变传感器，沿行车方向：第一排和第四排纵向埋设，沥青层应变传感器与行车方向相平行；中间二、三排横向埋设，沥青层应变传感器与行车方向相垂直。

5.根据权利要求4所述的路面应力应变检测方法，其特征在于，所述沥青层应变传感器两两间距不小于60cm。

说明书

路面应力应变检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及沥青路面结构性能研究领域，具体地说是一种路面应力应变检测方法。

背景技术

[0002] 随着对基于力学的沥青路面设计研究的深入，路面检测仪器已经成为观测路面材料性能衰变和荷载作用下路面结构响应的重要的工具。然而，现有技术中并没有很好的考虑传感器的布置和排列方式，测量的数据不能很好地符合路面实际情况。另外，传感器采集数据的方式也都是间歇式的，而非连续式。

发明内容

[0003] 本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种数据测量准确、更符合路面实际情况的路面应力应变检测方法。

[0004] 本发明的技术任务是按以下方式实现的：在试验路适当位置预埋沥青层应变传感器、土压力盒、温度传感器和轴传感器，通过高速数据采集系统采集数据后，对数据进行分析处理以得到路面应力应变：

[0005] 所述沥青层应变传感器预埋在沥青混合料层底，以获取沥青混合料层底动态应变数据；

[0006] 所述土压力盒预埋在沥青混合料层底，用于测量动态荷载作用下的土基表面的垂直压力；

[0007] 所述温度传感器用于测定路表、1/2沥青层以及沥青层底部的温度，温度传感器由三个热电偶组成；

[0008] 所述轴传感器预设在试验路表层：在试验路表层预设三个轴传感器，三个轴传感器成“Z”字形排列，相互平行的两个轴传感器与行车方向相垂直，使用结构几何学原理和每个轴传感器被触发的时间，即可以确定每个轮子的精确位置；

[0009] 土压力盒、沥青层应变传感器、温度传感器与轴传感器均通过导线、传感器连接器与高速数据采集系统相连接。

[0010] 温度传感器还可以由四个热电偶组成，分别用于测定路表、1/2沥青层、沥青层底部及基层中部的温度。

[0011] 所述沥青层应变传感器和土压力盒优选预埋在外车轮轨迹线的位置。所述外车轮轨迹线距外车道标线中心线的距离＝(单个行车道的宽度-轮距)/2。

[0012] 在沥青混合料层底预埋4×3个沥青层应变传感器，沿行车方向： [0013] 第一排和第四排纵向埋设，沥青层应变传感器与行车方向相平行，可得到纵向应变；中间二、三排横向埋设，沥青层应变传感器与行车方向相垂直，可得到横向应变。沥青层应变传感器两两间距不小于60cm。

[0014] 所述沥青层应变传感器、土压力盒、轴传感器均为市售产品。 [0015] 本发明的路面应力应变检测方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果： [0016] 一、各种传感器根据测量需要合理地布设在适当位置，使测量数据更准确，更符合路面实际情况，如，布设的12个沥青层应变传感器既可以得出纵向应变，又可以得出横向应变，能更好的扑捉到路面的应力应变；三个轴传感器成“Z”字形排列，使用结构几何学原理和每个轴传感器被触发的时间，即可以确定每个轮子的精确位置；

[0017] 二、各种传感器合理布设在适当位置，结合高速数据采集系统的使用，可以实现数据采集的连续式。

[0018] 附图说明

[0019] 附图1是本发明路面应力应变检测方法中各传感器水平面布置图； [0020] 附图2是图1所示传感器的竖直面布置图；

[0021] 附图3是本发明路面应力应变检测方法中外车轮轨迹线确定示意图； [0022] 附图4是本发明路面应力应变检测方法中轴传感器工作原理。

具体实施方式

[0023] 参照说明书附图以具体实施例对本发明的路面应力应变检测方法作以下详细地说明。

[0024] 实施例：

[0025] 路面应力应变检测方法

[0026] 一、如附图1、2所示，在试验路上预埋沥青层应变传感器1、土压力盒2、温度传感器3和轴传感器4

[0027] 沥青层应变传感器1(建筑技术试验室(CTL)生产的沥青应变仪)： [0028] 在沥青混合料10层底外车轮轨迹线21的位置预埋12个沥青层应变传感器1。沥青层应变传感器1沿行车方向以4排3列的方式布置。第一排和第四排纵向埋设，沥青层应变传感器1与行车方向相平行，可得到纵向应变；中间二、三排横向埋设，沥青层应变传感器1与行车方向相垂直，可得到横向应变。沥青层应变传感器1的两两间距为60cm。 [0029] 外车轮轨迹线21的确定：

[0030] 外车轮轨迹线21距外车道标线中心线22的距离＝(一个行车道的宽度a-轮距b)/2。

[0031] 如附图3所示，一个行车道的宽度a＝3.75m，轮距b＝1.8m，那么，外车轮轨迹线21距外车道标线中心线22的距离＝(3.75-1.8)/2＝0.975m。

[0032] 附图3中的23为路中心线。

[0033] 土压力盒2(Geokon 3500型)：

[0034] 土压力盒2预埋在沥青混合料10层底外车轮轨迹线21的位置。

[0035] 温度传感器3(由四个热电偶组成)：

[0036] 四个热电偶3-1、3-2、3-3、3-4分别布置于路表、1/2沥青层、沥青层底部及基层11中部，用于测量相应位置的温度。

[0037] 轴传感器4(国际道路动力公司(IRD)制造的侧向定位系统的轴感应器)： [0038] 三个轴传感器4-1(AS400型)、4-2(AS405型)、4-3(AS400型)成“Z”字形布置在试验路表层。相互平行的两个轴传感器4-1、4-3与行车方向相垂直。

[0039] 如附图4所示，结合结构几何学原理和每个轴传感器被触发的时间，即可以确定每个轮子的精确位置。

[0040] 车速v及轮迹线位置y′计算公式如下：

[0041]

[0042]

[0043] v-车辆行驶速度；

[0044] t1，t2，t3-车辆经过三个轴传感器4-1、4-2、4-3的时间；

[0045] α-传感器4-2与传感器起始线24的夹角；

[0046] x-传感器4-1与传感器4-3之间的距离；

[0047] f-传感器4-1与传感器4-2起始点距离；

[0048] y′-轮迹线25与传感器起始线24的距离。

[0049] 在布设施工后，α、x、f的具体值可现场测量确定，通常α设为47度。 [0050] 土压力盒、沥青层应变传感器、温度传感器与轴传感器均通过导线与传感器连接器相连接，传感器连接器设置在路边保护盒中。

[0051] 二、利用高速数据采集系统(Dataq DI-510-32)采集数据

[0052] 数据采集过程中，Dataq DI-510-32高速数据采集系统通过传感器连接器与上述传感器相连接。

[0053] 三、数据分析处理

[0054] 利用DADISP软件对数据进行处理和分析以得到路面应力应变。