發(fā)布時間：2020-07-08 10:54

【摘要】：路面結(jié)構(gòu)作為典型的外部結(jié)構(gòu),在服役過程中受復雜環(huán)境因素影響和車輛荷載反復作用,會出現(xiàn)路用性能下降、開裂、車轍等多種病害。傳統(tǒng)路面性能檢測方法多為不連續(xù)的人工檢測,只有在路面出現(xiàn)表面病害后才能被檢測修復,不能及時了解路面的使用性能狀態(tài)和潛在的損傷發(fā)展狀況�？紤]到季節(jié)性凍土地區(qū)長期的凍融循環(huán)、高低溫交替、紫外線輻射強度高等惡劣自然條件狀況,路面更易產(chǎn)生車轍、開裂等結(jié)構(gòu)性病害,通過在吉林省通化地區(qū)建立瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng),獲取瀝青路面服役過程中的相關力學指標與環(huán)境參數(shù)。監(jiān)測項目至今已經(jīng)積累了海量的數(shù)據(jù),如果沒有適宜的數(shù)據(jù)處理方法,海量的數(shù)據(jù)則會成為研究的掣肘。為此引入了數(shù)字信號處理方法和信息數(shù)據(jù)處理工具,分析路面動力響應數(shù)據(jù)的信號特征,研究信號異常的處理方法,并基于MATLAB平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理方法的編譯集成,結(jié)合處理后實測數(shù)據(jù)對瀝青路面溫度狀況進行分析預測,對瀝青路面使用性能狀況進行評價預估。主要研究內(nèi)容和成果如下:首先,介紹了項目的瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建過程,包括傳感器的選型、確定及現(xiàn)場埋設;分析已有原始數(shù)據(jù)存儲格式,基于選定的Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立了存儲用原始數(shù)據(jù)庫;并從數(shù)據(jù)組織策略角度考慮,分析原始數(shù)據(jù)儲存格式中存在的不足之處,提出符合關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化要求的瀝青路面結(jié)構(gòu)信息綜合數(shù)據(jù)庫建設規(guī)劃。其次,針對瀝青路面結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)采集信號存在的數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)量過大等問題,結(jié)合后續(xù)的分析需求,基于數(shù)字信號處理的方法理論基礎,分析路面動力響應數(shù)據(jù)中實際采樣信號與噪聲的特征區(qū)別,研究編譯信號降噪、荷載作用下有效信號判斷、峰值提取的算法;在MATLAB/GUI平臺編譯集成相關數(shù)字信號處理的方法工具,設計公路瀝青路面動力響應監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及分析軟件,提供峰值密度函數(shù)、相關性分析等時頻分析窗口,并為后續(xù)的瀝青路面性能分析預留了相關接口。再次,基于項目現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)進行瀝青路面溫度場分布規(guī)律,對比研究了降雨等特殊氣候條件下的溫度場變化狀況;總結(jié)歸納了現(xiàn)有的兩類瀝青路面溫度預估方法模型,考慮到預估模型存在較大的地區(qū)差異,利用實測數(shù)據(jù)回歸擬合已有的經(jīng)驗預估模型,通過決定系數(shù)、殘差平方和、回歸平方和等等統(tǒng)計學指標分析了現(xiàn)有溫度預估模型的優(yōu)缺點;結(jié)合路面?zhèn)鳠釋W原理,修訂建立了適宜于季凍區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)溫度場的多元回歸模型和神經(jīng)網(wǎng)絡模型。最后,分析了不同軸數(shù)、不同溫度、不同結(jié)構(gòu)等工況下瀝青路面動力響應時程曲線規(guī)律;針對瀝青路面疲勞開裂和永久變形兩類典型破壞,調(diào)研總結(jié)國內(nèi)外主流設計方法中的瀝青路面性能預測模型,基于項目實測信息和室內(nèi)試驗結(jié)果,建立基于實測信息的瀝青路面疲勞損傷模型和車轍損傷模型;結(jié)合已有軟件預留接口,基于MATLAB/GUI完成實測荷載信息軸損傷界面設計,并在損傷模型中考慮溫度的影響,結(jié)合損傷計算結(jié)果分析季凍區(qū)四類瀝青路面結(jié)構(gòu)的適用性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U416.217
【圖文】：

-14-c) 水平向應變傳感器 d) 應變傳感器標定圖2-1 傳感器標定瀝青路面是用瀝青混合料分層鋪筑在路基上供車輛行駛的層狀構(gòu)造物，結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器也是分層鋪設在瀝青路面中的，其中傳感器布設大體的示意圖如圖 2-2 所示。圖2-2 傳感器布設示意圖瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)中傳感器埋設方案大體一致，下面將以長壽命瀝青路面為例，介紹傳感器的布置情況。路面監(jiān)測方案包括 16 個水平向傳感器，其中 12 個均分為 4 排布置于道路左側(cè)輪跡帶中心線的瀝青面層層底，1、

信息監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器也是分層鋪設在瀝青路面中的，其中傳感器布設大體的示意圖如圖 2-2 所示。圖2-2 傳感器布設示意圖瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)中傳感器埋設方案大體一致，下面將以長壽命瀝青路面為例，介紹傳感器的布置情況。路面監(jiān)測方案包括 16 個水平向傳感器，其中 12 個均分為 4 排布置于道路左側(cè)輪跡帶中心線的瀝青面層層底，1、

離光纜將傳感器與通化縣高速公路管理局下屬的鶴大高速專用機房里解調(diào)儀相連，后期連接服務器與解調(diào)儀，設置采樣頻率開始路面結(jié)構(gòu)信息的實時采集。圖2-4 傳感器現(xiàn)場布設流程圖2.2 瀝青路面結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫本節(jié)研究主要基于 Oracle 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，針對項目現(xiàn)有的監(jiān)測數(shù)據(jù)建立了適用的原始數(shù)據(jù)庫，同時按關系模式要求深入分析結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測各項實體間的關系，基于關系數(shù)據(jù)庫范式要求，提出了符合三大范式要求的瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測的綜合數(shù)據(jù)庫。常用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測項目將采集數(shù)據(jù)以文本形式存儲在硬盤中，分析軟件通過讀取文件進行數(shù)據(jù)分析，這一方法使得系統(tǒng)運行效率受限于文件讀取效率，限制了監(jiān)測軟件處理海量數(shù)據(jù)的能力。數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為用于存儲、傳輸、管理大量數(shù)據(jù)的工具，利用關系表格來分類存儲、檢索數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫是信息時代處理大量數(shù)據(jù)的一種有效工具。數(shù)據(jù)庫（DataBase）自上世紀六十年代發(fā)展至今，從最初的數(shù)據(jù)存儲工具到現(xiàn)在數(shù)據(jù)的綜合管理工具

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳嘉祺;羅蘇平;李亮;但漢成;趙煉恒;;瀝青路面溫度場分布規(guī)律與理論經(jīng)驗預估模型[J];中南大學學報(自然科學版);2013年04期

2 林健富;程瀛;黃建亮;陳樹輝;;大型建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的海量數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)庫開發(fā)研究[J];振動與沖擊;2010年12期

3 莊傳儀;王林;申愛琴;付建村;;瀝青路面路表溫度預估模型研究[J];公路交通科技;2010年03期

4 李順龍;李惠;歐進萍;李宏偉;;考慮溫度和風速影響的橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)分析[J];土木工程學報;2009年04期

5 張連振;李惠;;橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)概念設計[J];遼寧工程技術(shù)大學學報(自然科學版);2008年06期

6 李萍;曾令可;稅安澤;金雪莉;劉艷春;王慧;;基于MATLAB的BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測系統(tǒng)的設計[J];計算機應用與軟件;2008年04期

7 姜紹飛;張帥;;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)損傷識別方法[J];工程力學;2008年02期

8 賈璐;孫立軍;黃立葵;秦健;;瀝青路面溫度場數(shù)值預估模型[J];同濟大學學報(自然科學版);2007年08期

9 王哲英;馬明旭;樸鳳賢;王哲鋒;;最小二乘法分離頻率相近的正弦信號[J];電子與信息學報;2006年01期

10 秦健;孫立軍;;國外瀝青路面溫度預估方法綜述[J];中外公路;2005年06期

相關會議論文 前1條

1 歐進萍;;土木工程結(jié)構(gòu)智能感知材料、傳感器與健康監(jiān)測系統(tǒng)[A];第五屆中國功能材料及其應用學術(shù)會議論文集Ⅰ[C];2004年

相關博士學位論文 前8條

1 李澤林;基于自適應濾波的海洋可控源數(shù)據(jù)噪聲處理方法研究[D];中國地質(zhì)大學;2017年

2 劉圣潔;基于江西南部地區(qū)溫度條件的瀝青路面健康性能預測[D];長安大學;2015年

3 許光宇;非局部圖像去噪方法及其應用研究[D];合肥工業(yè)大學;2013年

4 嚴鵬;基于信號理論的橋梁健康監(jiān)測降噪處理和損傷識別研究[D];西南交通大學;2012年

5 陳鳳晨;基于光纖光柵技術(shù)的瀝青路面車轍預估方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

6 鮑躍全;結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的數(shù)據(jù)壓縮采樣與損傷識別融合方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

7 劉永前;大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究與應用[D];北京交通大學;2007年

8 宋志宇;基于智能計算的大壩安全監(jiān)測方法研究[D];大連理工大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 潘小康;瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 溫佳宇;吉林長壽命瀝青路面動力響應分析及性能預估[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

3 劉王勇;某電站大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法探究[D];西北農(nóng)林科技大學;2014年

4 李生龍;瀝青路面結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測及疲勞性能預估[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

5 許作輝;基于信息熵的語音端點檢測算法研究與實現(xiàn)[D];吉林大學;2012年

6 陳誠誠;考慮溫度變化時瀝青路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命研究[D];西安建筑科技大學;2012年

7 姜衍猛;基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的研究及設計[D];山東大學;2012年

8 馬宏巖;AASHTO瀝青路面低溫開裂預估模型的驗證與改進[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

9 王曉潔;基于光纖光柵傳感器的瀝青路面性能監(jiān)測研究[D];南京航空航天大學;2010年

10 吳安;光纖光柵傳感系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件的開發(fā)與應用[D];武漢理工大學;2009年

本文編號：2746450