【摘要】：路面結構作為典型的外部結構,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,路面更易產生車轍、開裂等結構性病害,通過在吉林省通化地區(qū)建立瀝青路面結構信息監(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。監(jiān)測項目至今已經積累了海量的數據,如果沒有適宜的數據處理方法,海量的數據則會成為研究的掣肘。為此引入了數字信號處理方法和信息數據處理工具,分析路面動力響應數據的信號特征,研究信號異常的處理方法,并基于MATLAB平臺實現(xiàn)數據處理方法的編譯集成,結合處理后實測數據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。主要研究內容和成果如下:首先,介紹了項目的瀝青路面結構信息監(jiān)測系統(tǒng)的構建過程,包括傳感器的選型、確定及現(xiàn)場埋設;分析已有原始數據存儲格式,基于選定的Oracle數據庫管理系統(tǒng)建立了存儲用原始數據庫;并從數據組織策略角度考慮,分析原始數據儲存格式中存在的不足之處,提出符合關系數據庫規(guī)范化要求的瀝青路面結構信息綜合數據庫建設規(guī)劃。其次,針對瀝青路面結構監(jiān)測系統(tǒng)采集信號存在的數據異常、數據量過大等問題,結合后續(xù)的分析需求,基于數字信號處理的方法理論基礎,分析路面動力響應數據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)測數據處理及分析軟件,提供峰值密度函數、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)場實測的數據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,利用實測數據回歸擬合已有的經驗預估模型,通過決定系數、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)瀝青路面結構溫度場的多元回歸模型和神經網絡模型。最后,分析了不同軸數、不同溫度、不同結構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,調研總結國內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試驗結果,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,結合損傷計算結果分析季凍區(qū)四類瀝青路面結構的適用性。
【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造物，結構信息監(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構信息監(jiān)測系統(tǒng)中不同結構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構信息監(jiān)測系統(tǒng)中不同結構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儀相連，后期連接服務器與解調儀，設置采樣頻率開始路面結構信息的實時采集。圖2-4 傳感器現(xiàn)場布設流程圖2.2 瀝青路面結構信息數據庫本節(jié)研究主要基于 Oracle 數據庫管理系統(tǒng)，針對項目現(xiàn)有的監(jiān)測數據建立了適用的原始數據庫，同時按關系模式要求深入分析結構信息監(jiān)測各項實體間的關系，基于關系數據庫范式要求，提出了符合三大范式要求的瀝青路面結構信息監(jiān)測的綜合數據庫。常用數據庫管理系統(tǒng)傳統(tǒng)結構信息監(jiān)測項目將采集數據以文本形式存儲在硬盤中，分析軟件通過讀取文件進行數據分析，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)測軟件處理海量數據的能力。數據庫技術作為用于存儲、傳輸、管理大量數據的工具，利用關系表格來分類存儲、檢索數據，數據庫是信息時代處理大量數據的一種有效工具。數據庫（DataBase）自上世紀六十年代發(fā)展至今，從最初的數據存儲工具到現(xiàn)在數據的綜合管理工具

【參考文獻】

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本文編號：2746450