【摘要】：中國高速公路總里程已達(dá)到了13.1萬公里,位居世界第一,極大地促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但仍存在部分高速公路建成短期內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題,其主要原因之一是施工過程中壓實質(zhì)量缺少過程控制,壓實質(zhì)量采用“取芯抽檢”的“事后檢測”評價方法,存在“以點代面”的問題;施工過程中的工藝參數(shù)和機(jī)器作業(yè)參數(shù)不能在線監(jiān)控,一旦存在壓實質(zhì)量問題,補償困難大、成本高;壓實作業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)不能追溯,壓實質(zhì)量無法溯源。因此,壓實質(zhì)量在線連續(xù)監(jiān)測已成為行業(yè)關(guān)注的熱點,但現(xiàn)有的研究還處于起步階段,迫切需要研究振動壓路機(jī)壓實過程工藝參數(shù)和作業(yè)參數(shù)的在線監(jiān)測和評價方法,實現(xiàn)壓實質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)控和歷史參數(shù)的追溯,對提高公路建設(shè)施工管理水平和效率、建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。根據(jù)現(xiàn)有路基、路面壓實工藝及其施工方法,提出了基于碾壓遍數(shù)、溫度、速度和壓實度的在線壓實質(zhì)量控制參數(shù),以局域網(wǎng)為機(jī)群數(shù)據(jù)共享方式和互聯(lián)網(wǎng)為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)傳送方式,構(gòu)建了基于云服務(wù)平臺的壓實過程中壓實質(zhì)量監(jiān)控總體方案,設(shè)計了基于局域網(wǎng)WIFI和互聯(lián)網(wǎng)3G通信技術(shù)的壓實過程機(jī)群作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng),為壓實過程的工藝參數(shù)和工作參數(shù)的采集、傳送和分析提供了基礎(chǔ)。針對壓實過程動態(tài)定位高精度的要求,提出了基于卡爾曼濾波、Turboedit和消除傳播路徑誤差相結(jié)合的單基站GPS RTK優(yōu)化算法,通過標(biāo)定試驗對比分析優(yōu)化前和優(yōu)化后的結(jié)果,表明優(yōu)化算法提高了定位精度,滿足JT/T1127-2017的cm精度的定位要求。針對壓實過程多機(jī)聯(lián)合作業(yè)工況下壓實遍數(shù)監(jiān)控要求,采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行高精度定位,聯(lián)合像素點位分析法和柵格法來計算壓實遍數(shù),并用于工程施工試驗,結(jié)果表明,該方法實現(xiàn)了碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)和碾壓速度的在線監(jiān)控,解決了多機(jī)協(xié)同作業(yè)中的漏壓、欠壓和過壓問題,達(dá)到了壓實質(zhì)量的“過程控制”目的。針對壓實過程中壓實度大小的實時連續(xù)檢測要求,利用諧波法和LabVIEW構(gòu)建了壓實度在線檢測分析系統(tǒng),結(jié)合實際工程條件下壓實度在線檢測的試驗研究,修正了傳統(tǒng)CCV計算公式,建立了CCV值與壓實度的線性模型,相關(guān)系數(shù)高于JT/T 1127-2017規(guī)定要求,可以利用CCV值準(zhǔn)確地評價壓實度大小,實現(xiàn)了壓實過程中壓實度大小的實時連續(xù)檢測。結(jié)合RTK GPS的高精度定位和CCV值,可為路面壓實度的欠壓、過壓和均勻性評價提供依據(jù)。根據(jù)瀝青路面施工工藝對碾壓溫度的要求,以及現(xiàn)有瀝青路面壓實過程中溫度陣列檢測法存在采樣點少、受環(huán)境影響大導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)失真的問題,提出了一種旋轉(zhuǎn)式溫度連續(xù)檢測方法,用STM32單片機(jī)、紅外溫度傳感器、濕度傳感器和風(fēng)速儀構(gòu)建了瀝青路面溫度的連續(xù)區(qū)域檢測裝置�？紤]了環(huán)境溫度、風(fēng)速、濕度等環(huán)境影響因素,采用粒子群法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法建立了在環(huán)境多因素影響下的溫度測量補償預(yù)測模型,溫度的測量誤差1.60%,提高了溫度測量的準(zhǔn)確性,滿足瀝青路面碾壓過程的溫度測量要求,并實現(xiàn)了工程應(yīng)用。為解決壓實過程機(jī)群作業(yè)數(shù)據(jù)的實時處理、共享和存儲問題,采用IaaS+PaaS的組合云交付模型,實現(xiàn)了基于云服務(wù)的壓實過程質(zhì)量評價系統(tǒng),施工過程的所有采集數(shù)據(jù)存儲于云中心,用于對歷史施工過程、施工參數(shù)、施工工藝進(jìn)行回溯和重放。在工程項目中對云壓實平臺功能進(jìn)行了驗證,實現(xiàn)了壓實、攤鋪作業(yè)過程的實時監(jiān)控和追溯功能,方便了不同用戶及時查看施工質(zhì)量指標(biāo),為路面施工過程質(zhì)量的過程控制與管理提供了手段�；谠破脚_的壓實過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的研究,為路面的數(shù)字化施工及其質(zhì)量監(jiān)控提供了平臺和參考,為公路建設(shè)過程中的機(jī)械化施工和質(zhì)量控制提供了一種質(zhì)量保障手段。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U415.521
【圖文】：

圖 1.3 核子密度法立彈性波波速與被測對象的密度的關(guān)系，不能給實的疏密進(jìn)行大致的描述。探地雷達(dá)法[10-13]是利用來衡量孔隙率，從而評價壓實度，可以實現(xiàn)無損檢索階段。實檢測方法，也稱智能壓實方法，是指裝配壓實在骨料基層或者瀝青路面材料等進(jìn)行壓實的一種方法安裝位置如圖 1.4 所示，垂直安裝在振動壓路機(jī)振路機(jī)在碾壓過程中振動輪豎向振動響應(yīng)信號來建立的有 CMV 法、日本酒井(SAKAI)的 CCV 法、BOM振動諧波分量法，二者差別是利用的諧波分量不同實度的增加，振動輪與碾壓材料間的作用力將增大

路機(jī)振動輪；2 加速度傳感器；3 內(nèi)機(jī)架；4 外機(jī)架；5 圖 1.4 加速度傳感器安裝位置示意圖實檢測方法檢測上，集中在基于諧波的振動檢測方法[16-20]，根據(jù)壓實程度之間的相關(guān)關(guān)系來檢測路面的壓實度值，其壓實度增加，振動輪上將產(chǎn)生諧波，諧波幅值比與壓以對整個碾壓面進(jìn)行全面實時的壓實質(zhì)量控制。不同號來評定路面壓實度值的方法上存在差異，目前智能與控制。

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本文編號：2718571