基于探地雷达时频特征的水泥路面脱空识别

脱空病害在水泥路面中不可避免,危害路面结构安全性,迫切需要建立脱空病害区域的准确定位方法。采用探地雷达(GPR)为无损检测工具,通过GPR信号时频特征的提取和正反演实验构建了脱空病害的特征数据集,将特征集进行PCA降维,以PCA主元为输入、正常和脱空为输出分别建立SVM和ANN脱空识别模型;在获得脱空的GPR信号上提出窗口能量法判断脱空区域的深度,在实际路面上对脱空识别进行验证。结果表明:时频特征可表征脱空病害,包含病害的部分数据集更适合用于建模识别;ANN的识别准确度优于SVM,窗口能量法可有效定位脱空区域的深度,并对噪声具有一定的鲁棒性,在室内模型中定位精度平均误差1.51%。研究结果可为路面精准养护提供科学依据。

应用3D雷达最小化钻芯数量评价沥青路面压实质量的可行性研究

本研究通过介电常数-空隙率关系模型比选、室内外试验和试验路验证,探讨了应用3D雷达最小化钻芯取样数量或替代钻芯取样进行沥青路面压实质量评价的可行性。研究结果显示,Pearce模型具有模型形式简单、与室内外数据拟合效果较好、物理意义明确、介电常数适应范围宽等特点,适用于预测沥青混合料的空隙率;与钻芯样品的检测结果比较,由3D雷达检测结果得出的空隙率和压实度误差很小,没有改变钻芯取样抽样检测对检测路段压实质量的整体判断结论;应用3D雷达替代钻芯取样或最小化钻芯取样数量进行沥青路面压实质量评价是可行的。

水泥路面脱空区域GPR信号的时频域分析

水泥路面脱空是导致路面板块断裂的主要因素,若能及早确定脱空区域的范围,则可为水泥路面结构安全性的力学分析提供依据。以水泥路面脱空病害为研究对象,采用正演模拟方法研究了不同脱空形状以及不同填充物质对GPR(探地雷达)响应信号的影响;采用编程软件设计了探地雷达(GPR)信号处理模块,使用连续小波变换(CWT)提取脱空区域的信号特征,对病害区域进行了3D重构;并将上述方法在构建的室内脱空模型上进行了验证。结果表明,设计的后处理软件可实现GPR信号的后处理功能,为正演和反演数据的信号分析提供有效工具;经过CWT处理后的脱空与正常路面的GPR信号在时频域差异明显,CWT图谱能量集中区域可表征脱空的深度和范围,CWT结果还可用于3D可视化分析,为解译脱空区域范围以及判断是否含水提供参考,这为GPR信号解译提供了新的处理手段。

重载作用下脱空对隧道复合式路面竖向位移和最大剪应力的影响

为了研究层间脱空对隧道复合式路面竖向位移和最大剪应力的影响,考虑重载的作用,采用ABAQUS建立复合式隧道路面模型,分析脱空区域大小对竖向位移和最大剪应力的影响。结果表明:脱空区域对复合式隧道路面的竖向位移、两车轮中心位移差和最大剪应力的影响显著;随着脱空区域的增大,竖向位移先急剧增大随后增长速率放缓,两车轮荷载中心位移差先增大后减小;当脱空区域面积大于0.0225 m 2时,最大剪应力最大值从下面层顶移动至下面层底部脱空区域;随着轴重的增加,脱空区域一侧车轮中心路表位移、两车轮中心路表位移差、最大剪应力最大值均增大。

基于振动传递率函数的水泥混凝土铺面脱空识别方法

为提高水泥混凝土铺面脱空识别的准确性和便捷性,提出一种基于振动传递率函数的板底脱空识别方法。首先,建立了九块板全尺寸铺面结构三维有限元模型,获取冲击荷载作用下铺面板的多点加速度响应;其次,在2个振动传递方向上,分别计算相邻2个测点间的振动传递率函数,分析特定频段内传递率函数的差异,并提出传递率损伤指标(transmissibility-damage indicator,TDI)及其矩阵表达式;最后,计算分析11种不同脱空形式、程度下TDI矩阵的差异,并分析测点布设方式、信号噪声水平对TDI矩阵的影响。结果表明:该脱空判定指标能较好识别定位板角和板边局部脱空。所得TDI矩阵在板角脱空的2个传递方向均十分显著,在板边脱空的垂直脱空边方向较为显著;对于板中脱空,2个传递方向上的TDI矩阵均无法有效识别。板中脱空的分布与TDI矩阵的分布一致性较差;对于多区域脱空,其计算得到的TDI矩阵与单区域脱空类似,对于板角和板边局部脱空均能有效识别;测点布设越密,TDI矩阵的分布与脱空分布的一致性越高。然而,该识别方法对噪声水平较为敏感,噪声水平越高,识别精度越低,需要较高精度的传感器或设备予以支撑。

高架排水性沥青路面长期专业养护效果评估研究

结合上海某一高架排水性沥青路面的长期跟踪检测,对路面面层排水功能和结构性能进行评估,并结合路面空隙清洗作业产生的堵塞物,对路面清洗作业是否会对路面结构造成损伤进行分析。研究内容可用于排水性沥青路面的专业养护指导。

混凝土路面脱空高效压浆及提高补强性能施工技术研究

文章介绍了工程项目中混凝土路面脱空高效压浆及提高补强性能的施工技术,通过研发一种定向压浆装置,可使压浆方向更为集中,满足脱空空间压浆充盈度要求,实现了脱空路面高效压浆施工,并对压浆材料配比、压浆工艺进行了改进和优化,提高了压浆对路面的补强效果,道路的使用性能显著提高,可为类似混凝土路面脱空整治提供参考和借鉴。

开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青路面空隙率衰减规律研究

为了揭示开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青路面空隙率的衰减规律,采用室内试验测试及正交试验方法,对通车后OGFC沥青路面空隙率衰减的主要因素进行了分析,揭示了空隙率与渗水系数之间的关系,提出了空隙率衰减程度评价指标,并基于评价指标揭示了通车后OGFC沥青路面空隙率的衰减规律。结果表明OGFC的空隙率越大,渗水系数也就越大,两者呈现非线性关系;影响通车后OGFC沥青路面的空隙率衰减的主要因素是温度、车辆作用次数、轮载及初始空隙率,其中温度是最为关键的因素;基于渗水系数反算的OGFC沥青路面空隙率的衰减率与基于空隙率的实测值所得结论基本相仿,印证了基于渗水系数开展对OGFC空隙率衰减程度的评价是可行的。

水泥混凝土路面板底脱空无损检测技术研究

为了进一步明确落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)进行水泥混凝土路面板底脱空的无损检测方法和判断标准,基于2种方法的测试原理分析,分别提出了弯沉比值法和雷达信号畸变特征分析法进行路面脱空判定,并对两种脱空检测技术进行了工程应用。结果表明,两种检测技术判定结果具有较好的一致性,由于GPR检测速度快且为连续性检测,更适合运营道路水泥混凝土路面板底脱空检测。

总弯沉比及其在机场刚性道面板底脱空判定中的适用性

提出了一种板底脱空判定弯沉指标——总弯沉比(RTD),分析了其理论特征;为探究RTD在机场刚性道面板底脱空判定中的适用性,基于Abaqus有限元软件建模,以弯沉比和截距为对比对象,计算分析了道面结构参数、接缝传荷能力和脱空参数等对指标的影响。结果表明:相比弯沉比和截距,RTD与道面结构参数相关性更高,可据此建立相对精确的判定标准;此外,RTD在对脱空参数敏感的同时可避免接缝传荷能力与板底脱空的耦合影响。综合而言,RTD在机场刚性道面板底脱空判定中具有更好的适应性。

非均质机场水泥道面板底脱空雷达波响应

为研究机场刚性道面配筋与非均质材料对板底脱空探地雷达波响应的影响规律,采用PFC3D离散元模拟和gprMax电磁仿真构建道面多相非均质电磁差分模型,进而建立板底脱空长度与脱空顶部反射波幅值的函数关系.研究结果表明:雷达波信号在非均质中的波场快照和剖面图呈现随机扰动特征,含水脱空回波信号受非均质材料衰减作用影响显著;脱空与钢筋层间形成能量团,增强了脱空回波信号,空气脱空回波信号受能量团增强作用显著.脱空长度小于第一临界点时,回波信号振幅强度与脱空长度呈二次函数相关;脱空长度大于第一临界点时,随脱空长度的增长,振幅先下降,后在第二临界点保持不变.该研究为探地雷达定量估算水泥道面板底脱空的长度发展提供了理论依据.

雨水冲刷作用下双层排水沥青路面空隙堵塞特性

基于流固耦合数值仿真,划分了雨水渗流下双层排水沥青路面的堵塞阶段,明确了不同粒径路表沉积物的堵塞比例,得到了易堵塞沉积物的粒径区间,分析了双层排水路面上层空隙率、渗流速率、路表沉积物质量和单、双层排水路面结构对堵塞结果的影响.结果表明,双层排水路面上下层与整体空隙的堵塞阶段各异.随着上层空隙率增加,堵塞物粒径分布区间增大,上层空隙堵塞加剧而限制整体排水功能.随着渗流速率增大,沉积物堵塞比例下降.随着单位面积沉积物质量增加,路面空隙中小粒径沉积物以大粒径沉积物为核心聚集,加剧堵塞.与单层排水路面相比,双层排水路面中沉积物堵塞比例明显降低,且堵塞物粒径分布区间增大,表明双层排水路面抗堵塞能力更佳.该研究可为排水路面设计与堵塞预估提供参考.

基于支持向量机的水泥道面脱空检测与判定方法

针对高速弯沉仪检测数据的规律和特点,提出了基于支持向量机模型的水泥道面板底脱空检测方法。介绍了高速激光弯沉仪的系统组成及测量原理;对高速弯沉仪和重型落锤式弯沉仪进行了对比试验研究,分析了基于弯沉比的脱空判定方法对高速弯沉仪检测结果的适用性,基于支持向量机模型建立了道面板底脱空程度分类识别模型。结果表明:高速弯沉仪与重型落锤式弯沉仪对道面薄弱区段的识别结果显示较高的一致性;所建立的支持向量机脱空程度分类模型具有较好的综合性能,二分类和三分类均有较高的预测精度。

水泥路面脱空检测和注浆性能分析

使用落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)测试水泥混凝土板中、板边、板角弯沉,分析了不同判定依据和检测位置对FWD在水泥路面上脱空检测稳定性的影响.基于探地雷达和钻芯对FWD判断路面脱空的准确性进行了验证,并对路面进行注浆试验.结果表明:FWD的荷载等级对弯沉和脱空判断结果影响较小;不同板边位置测试弯沉后判断脱空的结果具有较大差异.路面脱空通常表现为垫层以下路基呈不密实状态,FWD法能够检测路面1~2.7 m深度内的脱空.浅层注浆可以有效补强路面承载力,进一步增大注浆深度对承载力补强的增益效果不明显.

高连通空隙特征的排水沥青混合料技术研究

排水沥青混合料主要依靠内部连通空隙排出路表积水,但目前设计排水沥青路面时更多的是参照空隙率指标,而不是连通空隙率指标。为更准确地认识连通空隙率的影响因素,以及其与排水、抗滑、降噪之间的关系,通过室内试验成型不同筛孔通过率的排水沥青混合料PAC-10试件,测得每个试件的渗水系数,并分别使用体积法以及真空塑封法测得其空隙率与连通空隙率。优选5个连通空隙率从小到大差值为2%左右的级配成型试件测得其摆值及吸声系数。结果表明:两种方法得到的连通空隙率都比空隙率与渗水系数线性回归相关系数高,其中体积法测得的连通空隙率与渗水系数相关系数最大R^(2)=0.991,说明它能解释渗水系数99.1%的变异量,更能准确地反映排水沥青混合料的排水能力;使用体积法测得的空隙率与连通空隙率之间在空隙率大于20%时呈线型关系,且线性关系良好,但当空隙率小于20%时,数据开始偏离拟合直线,相关性变差;连通空隙率与2.36 mm筛孔的通过率及4.75 mm通过率之间呈线性关系,2.36 mm及4.75 mm筛孔通过率越小,连通空隙率越大;同时降低4.75 mm与2.36 mm通过率可有效提高连通空隙率;抗滑及降噪效果随着连通空隙的增大而增大,当连通空隙率超过18%之后抗滑降噪增长速度下降明显。

基于空隙空间分布特征的沥青路面渗水成因分析

为探究沥青玛蹄脂碎石路面渗水成因,依托实体工程,分析了路面渗水系数与芯样空隙率之间的相关性。采用工业CT扫描并结合三维数字重构技术,研究了路面芯样内部空隙的空间分布规律,分析了路面不同深度处空隙的连通性,明确了结构层内部水的渗流路径。基于路面温度场有限元仿真技术并结合路面摊铺温度监测,进一步分析了结构层内部空隙非均态分布的原因。结果表明:玛蹄脂碎石路面现场检测渗水系数与芯样空隙率之间存在较好的指数关系;芯样内部空隙尺寸相对单一,单个空隙的等效直径约为2.02 mm,空隙多聚集于芯样两端,即沿路面深度方向空隙体积呈“由大变小、再增大”趋势;芯样顶端空隙的聚集现象,增加了空隙间的连通性,而连通空隙是导致路面渗水的直接原因,连通空隙率随路面深度的增加呈降低趋势,推断路面渗水形式以“水平渗水”为主;玛蹄脂碎石路面摊铺温度场有限元模拟结果与现场监测结果一致,即摊铺沥青玛蹄脂碎石结构层时,其内部热量向空气层、下承层中传递,导致结构层内部温度逐渐降低,且温度沿深度方向亦呈“由低到高、再到低”趋势;玛蹄脂碎石路面结构层内部空隙沿深度方向非均态分布,与路面碾压时不同深度处温度差异性有关。

水泥混凝土路面常见病害及养护施工技术研究

水泥混凝土路面由于具有刚度大、强度高、使用寿命长等优点广泛应用于各等级公路中。但由于材料的特性,施工时需设置接缝,且脆性较大,所以路面病害有很多种,根据其病害的不同,养护施工也不尽相同。对于水泥混凝土路面,应采取经常性和预防性养护相结合的手段,尽可能早的发现病害并及时处理,才能保证水泥混凝土路面的行车舒适。在通车运营后,必须根据其路面状况进行定期调查评价,再根据调查评价结果采用有针对性的措施进行养护。

高速公路大空隙排水沥青路面施工技术研究

结合实际工程,介绍了常见排水式沥青路面的工程特性,阐述了案例项目所选大空隙排水沥青路面原材料的各项指标,重点对大空隙排水沥青路面施工技术要点进行研究,并对施工后的路面渗水性能、抗滑性能、降噪性能进行检测。

基于智慧跑道道面脱空实时评估技术的研究

智慧跑道是“四型机场”建设的具体体现,提出在跑道中线两侧相邻两块道面板的横缝接缝位置埋入动态应变传感器,实时感知飞机在跑道内滑行时道面内产生的动应变信号。研究得出道面各结构层参数对道面脱空的影响规律,采用回归分析法得到基于板下应变值大小的脱空状况评估模型,以此实时对跑道的健康状况进行监测和评估,为保证机场的安全运行、科学维护、构建确定合理的设计方法和设计参数、进行跑道结构性能精确评价和缺陷诊断提供关键的信息参考和技术支撑。

水泥混凝土路面板脱空检测方法研究

为了及时预防和处治路面板脱空问题,延续和提高道路服务质量,准确判定板底的脱空状况,采用地震波法检测水泥混凝土路面板脱空动力响应。室内试验通过传感器采集和分析水泥混凝土路面板的应变和加速度。结果表明:随着路面板的脱空面积增加,板的应变变大,振动时间变长,最大振幅的频率降低,振动加速度变大,而且板顶应变小于板底应变,随着落锤高度变化,试验结果也不同;非脱空水泥混凝土路面板的应变和振动时间以及最大加速度远小于脱空水泥混凝土路面板,脱空水泥混凝土路面板最大振幅对应的频率要更小。