在我國高等級路面中,瀝青路面所占比例較高,這主要是因為其具有平整度好、無接縫、施工周期短、行車舒適以及噪聲低等優(yōu)點。然而,隨著瀝青路面結(jié)構(gòu)的廣泛采用,部分瀝青路面過早出現(xiàn)病害的問題,逐漸引起了道路研究人員的廣泛關注。早期病害不僅顯著降低了道路的服務質(zhì)量和使用壽命,還對車輛行駛構(gòu)成嚴重威脅。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),引起瀝青路面早期病害的原因眾多,包括設計、施工和養(yǎng)護等,其中,瀝青面層施工質(zhì)量問題是最為主要的原因之一。瀝青面層施工過程控制的好壞直接影響道路服務期限和質(zhì)量,因此,瀝青面層的施工過程控制問題已成為國內(nèi)外道路研究的熱點問題。當前,BIM(Building Information Modeling)模型已較為成熟地應用于建筑施工控制領域,取得了一定的成果。為保證瀝青面層施工質(zhì)量,有必要開展基于BIM技術的瀝青面層施工過程控制研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)基于瀝青混合料層性能的施工過程控制指標研究。通過室內(nèi)試驗,分析了施工控制指標變異對瀝青混合料高溫、低溫、疲勞和水穩(wěn)定性能的影響程度。在研究級配離析和溫度離析對瀝青混合料性能影響時,考慮了非離析區(qū)域?qū)﹄x析區(qū)域的影響�；趯嶓w工程試驗路,利用PQI(Pavement Quality Indicator)檢測碾壓層密度,分析了特定碾壓遍數(shù)變異對瀝青混合料性能的影響。通過試驗結(jié)果分析,明確了瀝青混合料拌和過程的級配、油石比、級配離析和溫度離析對瀝青混合料性能的影響程度,確定了針對不同性能需要重點控制的施工指標。(2)基于BIM技術的瀝青面層施工指標實時監(jiān)測。采用基于機器視覺的集料篩分試驗方法預估拌和過程的瀝青混合料級配。在室內(nèi),利用該篩分試驗,分析了冷料流速、輸送層厚對篩分結(jié)果準確性的影響情況。室內(nèi)試驗結(jié)果表明,當流速一致時,在一定程度上,篩分結(jié)果準確性隨著層厚增加而減小;當層厚相同時,整體上,篩分結(jié)果準確性隨著流速增加而降低。各規(guī)格冷料合成級配的準確性要好于各規(guī)格冷料級配;各規(guī)格冷料適宜的厚度組合有利于獲得較為準確的篩分合成級配。實體工程驗證結(jié)果表明,以對應瀝青混合料的抽提篩分結(jié)果作為判斷標準,基于機器視覺的篩分合成級配準確性要優(yōu)于瀝青混合料拌和樓級配在線檢測結(jié)果。利用RFID(Radio Frequency Identification)等技術確定一運輸車瀝青混合料的攤鋪位置,用于將施工信息與路面位置對應起來。采用紅外溫度傳感器實時檢測初始碾壓溫度。當施工信息經(jīng)后臺處理后,根據(jù)施工各方需求,將施工信息及時發(fā)布到InfraWorks軟件平臺,以方便各方查看和監(jiān)控施工過程。(3)基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的瀝青路面使用性能預估研究。瀝青面層施工指標常規(guī)控制方法不利于降低路面早期病害發(fā)生的風險。選擇JTG D50-2017病害預估模型用于瀝青路面使用性能實時預估。為建立施工指標檢測值與JTG D50-2017病害預估模型之間的聯(lián)系,基于AC-13和SUP-20兩種類型瀝青混合料,使用級配、空隙率和有效瀝青含量等指標,建立了室內(nèi)車轍試驗永久變形預估模型,回歸判定系數(shù)較高;利用貝雷參數(shù)、油石比和成型溫度等,建立了瀝青混合料空隙率預估模型,回歸判定系數(shù)較高;選擇Witczak動態(tài)模量預估模型預測施工過程中瀝青混合料的動態(tài)模量,用于路面結(jié)構(gòu)力學響應量計算,并對該模型進行了校正。針對瀝青面層施工過程控制,給出了瀝青混合料層永久變形和疲勞壽命實時預估方法,并基于實體工程,闡述了預估過程。(4)基于BIM技術的瀝青面層施工信息管理研究。將瀝青路面使用性能實時預估值發(fā)布到InfraWorks平臺,并與瀝青面層的位置對應起來,便于施工質(zhì)量控制。擬合優(yōu)度檢測結(jié)果表明,拌和階段的瀝青混合料層永久變形預估值和疲勞壽命預估值都屬于正態(tài)分布。采用單值-移動極差控制圖實時檢測評估位置處的路面使用性能預估值是否發(fā)生異常。動態(tài)匯總一定數(shù)量的路面使用性能預估數(shù)據(jù),采用瀝青路面使用性能平均值與設計值的偏差以及變異系數(shù)等指標實時評估施工質(zhì)量。另外,明確了InfraWorks平臺需要收集的施工信息種類。當施工信息匯總后,利用InfraWorks平臺可以將不同時空條件下的施工信息與路面位置信息關聯(lián)起來,實現(xiàn)施工信息的溯源功能。而且,當施工結(jié)束后,包含相應施工信息的BIM模型可以安全、可靠地保存和交接,以支持瀝青路面生命周期的后續(xù)階段。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U416.217
【部分圖文】：

圖 1-1 瀝青路面車轍病害工過程控制的主要任務是保證瀝青混合料層性能滿足要保施工質(zhì)量強有力的工具。我國施工技術人員主要按照（JTG F40-2004）[5]要求進行施工質(zhì)量控制。JTG F40-2項目和頻度，給出了檢查項目的極值或者范圍等要求。哪些施工控制指標與瀝青混合料層某一性能有關以及影，施工技術人員不知道所控制指標的作用，不利于有針明確瀝青面層施工指標與瀝青混合料層性能的關系，有種因素對瀝青混合料層性能的影響，明確針對瀝青混合指標。另外，當確定需要控制哪些指標之后，隨之而來實時監(jiān)測。所以，為實現(xiàn)施工過程控制，還需要明確施指標檢測值之后，后續(xù)的問題就是如何進行施工質(zhì)量控我國 JTGF40-2004[5]給出了施工檢測項目的極值或者范一使用性能的施工指標都處于不利情況時或者起主要影

圖 1-2 集料顆粒下落過程自身存在級配變異以及各熱料倉稱重變異，瀝計中的級配存在差異。我國瀝青路面施工規(guī)范各規(guī)格熱料倉級配波動。已有研究[63, 64]利用數(shù)預估每盤瀝青混合料的級配。針對冷料倉，鄒檢測系統(tǒng)；該研究著重解決系統(tǒng)開發(fā)的相關問研發(fā)現(xiàn)，在冷料輸送過程中，集料顆粒存在短倉，該過程不會引起較大的粉塵，而且經(jīng)過人性帶來的影響，能夠保證圖像質(zhì)量。目前，機集料級配預估。在對拍攝的圖片進行處理時，會出現(xiàn)較為嚴重的粘連問題，顯著影響集料級重的集料顆粒粘連問題，仍缺乏相關研究。針給出基于機器視覺的集料篩分方法，包括試驗法。另外，這種篩分試驗的準確性及影響因控制，分析基于機器視覺的篩分試驗準確性的

圖 1-3 冷料倉與傳送帶位置圖攝環(huán)境的相對可控性和機器視覺的優(yōu)勢，有必要開展基的冷料級配監(jiān)控研究，確定冷料粘連顆粒分割算法，分器視覺篩分準確性的影響情況，進而用于預估瀝青混合混合料級配和溫度檢測（拌和階段以后）合料溫度檢測，紅外線熱成像技術和紅外溫度傳感器可可以檢測溫度離析[66-68]。目前，關于攤鋪后瀝青混合料的方法。但是，已有研究表明[66, 69]，采用瀝青混合料轉(zhuǎn)裝料和運輸過程產(chǎn)生的級配和溫度離析。轉(zhuǎn)運車對瀝青到攤鋪機。如果攤鋪機調(diào)試正常，使用轉(zhuǎn)運車后，則可勻的瀝青混合料�；旌狭蠑備伜湍雺汉穸葯z測混合料層厚度主要依據(jù) JTGF40-2004[5]進行檢測并進行于測斜儀、全站儀、激光測距傳感器和無線通信技術，統(tǒng)可以自動、精確、連續(xù)、實時和視覺化地顯示厚度，

本文編號：2849573