沥青路面全周期性能监测评估方法及系统与流程

专利2022-05-09  8



1.本发明涉及路面检测技术领域,具体为沥青路面全周期性能监测评估方法及系统。


背景技术:

2.近年来,伴随着我国经济的快速发展公路建设里程不断增加,沥青路面的使用范围也越来越广泛但是目前我国沥青路面的施工水平和质量较发达国家还有一段差距,从通车后的使用情况上来看一些路段过早的出现了较为明显的早期破坏,比如车辙、开裂、坑槽等病害,这些早期病害的产生严重的影响了沥青路面的使用性能,不但大大降低了公路的使用质量和寿命,并且增加了公路养护经济成本,给人民的出行造成了一定的影响。
3.路面的性能状态对路面的行驶质量和公路的通行能力有决定性的影响,保持良好的路面力学性能和服务性能可以更好的满足公路设施的交通运输能力及舒适通车需求,高等级公路的使用性能的一直是公路管理养护部门比较重视的问题,由于我国自然环境的复杂性,以及公路上行驶的车辆超载、重载比较普遍,导致高速公路产生了大面积的早期病害,使用性能也降低明显。
4.基于上述分析,我们提出了沥青路面全周期性能监测评估方法及系统,对路面的健康状态进行综合评价。


技术实现要素:

5.针对现有技术存在的上述不足,本发明提供了沥青路面全周期性能监测评估方法及系统。
6.本发明提供如下技术方案:沥青路面全周期性能监测评估方法,包括:s1、将路面结构材料、气候交通条件、路龄和养护水平相关数据进行采集,并根据数据在计算机中绘制路面性能评估模型;s2、并对路面的平整度、抗滑性能、路表弯沉、路面破损程度进行检测,并将数据在模型中体现;s3、对路面结构动力力学指标进行采集,包括面层底部弯拉应力、基层顶部竖向压应力和路面内部剪应力,并对数据处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化,以便为沥青路面健康状态的评价提供数据支持。
7.优选的,s1中主要对以下进行项目检测:路面结构材料主要对面

基层的类型、面

基层的厚度及面

基层材料属性进行检测;道路区域环境的最高、最低温度、极端温度持续时间、最大降水量和降水持续时间参数进行采集。
8.优选的,s2中主要采用以下方法进行数据采集:路面的平整度采用断面类检测仪器测量沿轮迹带纵向方断面高程得到;
抗滑性能通过英式摆锤测试仪测量车辆低速行驶时路面的表面摩擦力,试验得到的摆值bpn即可代表路面的表面摩擦力;路表弯沉利用fwd动态弯沉盆进行对路基路面进行模量反算,并以弯沉对路面的强度进行评价;路面破损程度主要是通过拍照及录像的技术对路面病害的类型及损坏程度进行采集,而后通过图片和图像的识别技术对路面的破损状况进行识别和解读,以此完成对路面破损状况的快速、定量的分析。
9.优选的,路面结构动力力学指标的检测采用预先埋设好的各类型传感器进行沥青路面结构内部的应力、应变、温度、湿度的信息进行实时采集、处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化。
10.沥青路面全周期性能监测评估系统,包括:输入模块:用于将各种数据参数进行录入;数据处理模块:对收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数据,并能将这些数据按照一定的组合进行储存;数据分析模块:根据检测指标的特点,对收集的数据进行处理,在不影响数据分析的基础上,尽量减少数据的冗余度;模型绘制模块:根据输入的数据生成沥青路面模型,并对模型进行全周期性能监测和评估,根据模型预测影响沥青路面寿命的因素,并判断路面损伤与结构性能劣化的历程。
11.优选的,输入模块将采集和检测的数据记录,可手动进行收录,并汇入评估系统中,以完善信息。
12.优选的,数据处理模块主要对检测仪器检测出的数据进行处理,并将收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数据,以便于整合数据。
13.优选的,数据分析模块主要对收集的数据进行深加工,将不重要的数据清除,减少系统负担。
14.与现有技术对比,本发明具备以下有益效果:该沥青路面全周期性能监测评估方法及系统,结合路面结构层的关键指标指标,对路面结构动力响应指标体系的进行构建,并通过路面结构检测出的信息探测路面结构性态变化,结合路面现有的外部观测指标及观测体系对路面健康状态进行综合评价并监测,以为后续路面养护方案的优选,沥青路面设计指标的优化提供技术依据。
附图说明
15.图1为本发明沥青路面全周期性能监测评估系统示意图。
具体实施方式
16.为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述,为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明,本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明,以避免不必要地混淆本发明的概念。
17.沥青路面全周期性能监测评估方法,包括:s1、将路面结构材料、气候交通条件、路龄和养护水平相关数据进行采集,并根据数据在计算机中绘制路面性能评估模型;主要对以下进行项目检测:路面结构材料主要对面

基层的类型、面

基层的厚度及面

基层材料属性进行检测;道路区域环境的最高、最低温度、极端温度持续时间、最大降水量和降水持续时间参数进行采集。
18.影响路面性能的因素很多,且各因素的影响范围很广,因此在指标选取时必须综合考虑。所选指标应该尽可能的反映沥青路面的性能,且能揭示其性能发生变化时,路面结构的动力响应变化,选取的指标应最能反映路面性能,最具代表性的指标。
19.s2、并对路面的平整度、抗滑性能、路表弯沉、路面破损程度进行检测,并将数据在模型中体现;主要采用以下方法进行数据采集:路面的平整度采用断面类检测仪器测量沿轮迹带纵向方断面高程得到;路面的行驶质量可以用平整度来表示,平整度不足会导致车辆在行驶过程中出现颠簸感,这增大了乘客的不舒适感,同时引发汽车机械部件的损耗,油料的增加等,进而引起车速的下降和车辆的磨损。
20.抗滑性能通过英式摆锤测试仪测量车辆低速行驶时路面的表面摩擦力,试验得到的摆值bpn即可代表路面的表面摩擦力;车辆在高速行驶时,其行车稳定性由由轮胎和路面之间的摩擦力提供,而当两者之间的摩擦力较小时,车辆容易发生打滑,特别是在潮湿的路面上,轮胎和路面会出现水膜,而水膜的存在导致轮胎与路面附着力较小,由于车辆的速度较高,又缺少路面摩擦力对其的约束,导致车辆出现了滑溜事故,同时,由于路面对处理的摩擦力减小,当车辆制动时,其制动距离会显著增大,容易造成安全隐患。
21.路表弯沉利用fwd动态弯沉盆进行对路基路面进行模量反算,并以弯沉对路面的强度进行评价;研究表明,对于结构承载能力低的路面结构,荷载作用下,其路面较容易出现破损状况,特别是针对路面结构已经接近临界承载能力的路面结构,其路面损坏的发展速度更为迅速。
22.路面破损程度主要是通过拍照及录像的技术对路面病害的类型及损坏程度进行采集,而后通过图片和图像的识别技术对路面的破损状况进行识别和解读,以此完成对路面破损状况的快速、定量的分析。
23.路面破损状况的主要是指路面表面的缺陷损坏。路面的破损多指发生路表面,肉眼可见的的损坏病害,其在一定程度上可以反映路面结构的整体程度,同时过多的路面破损也直接影响道路的服务水平。
24.s3、对路面结构动力力学指标进行采集,包括面层底部弯拉应力、基层顶部竖向压应力和路面内部剪应力,并对数据处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化,以便为沥青路面健康状态的评价提供数据支持。
25.路面结构动力力学指标的检测采用预先埋设好的各类型传感器进行沥青路面结构内部的应力、应变、温度、湿度的信息进行实时采集、处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化。
26.研究结果表明,随着车辆轴重和轮胎胎压的增加路面内部的剪应变呈现增加趋势,当车辆轴重较小时,病害主要出现在沥青路面的上面层和中面层,而当车辆轴重较大时,病害主要出现在沥青路面的中面层和下面层。研究同时发现轮胎胎压的变化对路面2~8cm深度范围内的剪应变影响最为明显,并且随着车辆胎压的不断升高,路面内部最大剪应变的出现的深度会越来越小。
27.请参阅图1,沥青路面全周期性能监测评估系统,包括:输入模块:用于将各种数据参数进行录入;数据处理模块:对收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数据,并能将这些数据按照一定的组合进行储存;数据分析模块:根据检测指标的特点,对收集的数据进行处理,在不影响数据分析的基础上,尽量减少数据的冗余度;模型绘制模块:根据输入的数据生成沥青路面模型,并对模型进行全周期性能监测和评估,根据模型预测影响沥青路面寿命的因素,并判断路面损伤与结构性能劣化的历程。
28.输入模块将采集和检测的数据记录,可手动进行收录,并汇入评估系统中,以完善信息。
29.数据处理模块主要对检测仪器检测出的数据进行处理,并将收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数据,以便于整合数据。
30.数据分析模块主要对收集的数据进行深加工,将不重要的数据清除,减少系统负担。
31.以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

技术特征:
1.沥青路面全周期性能监测评估方法,其特征在于,包括:s1、将路面结构材料、气候交通条件、路龄和养护水平相关数据进行采集,并根据数据在计算机中绘制路面性能评估模型;s2、并对路面的平整度、抗滑性能、路表弯沉、路面破损程度进行检测,并将数据在模型中体现;s3、对路面结构动力力学指标进行采集,包括面层底部弯拉应力、基层顶部竖向压应力和路面内部剪应力,并对数据处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化,以便为沥青路面健康状态的评价提供数据支持。2.根据权利要求1的沥青路面全周期性能监测评估方法,其特征在于,s1中主要对以下进行项目检测:路面结构材料主要对面

基层的类型、面

基层的厚度及面

基层材料属性进行检测;道路区域环境的最高、最低温度、极端温度持续时间、最大降水量和降水持续时间参数进行采集。3.根据权利要求1的沥青路面全周期性能监测评估方法,其特征在于,s2中主要采用以下方法进行数据采集:路面的平整度采用断面类检测仪器测量沿轮迹带纵向方断面高程得到;抗滑性能通过英式摆锤测试仪测量车辆低速行驶时路面的表面摩擦力,试验得到的摆值bpn即可代表路面的表面摩擦力;路表弯沉利用fwd动态弯沉盆进行对路基路面进行模量反算,并以弯沉对路面的强度进行评价;路面破损程度主要是通过拍照及录像的技术对路面病害的类型及损坏程度进行采集,而后通过图片和图像的识别技术对路面的破损状况进行识别和解读,以此完成对路面破损状况的快速、定量的分析。4.根据权利要求1的沥青路面全周期性能监测评估方法,其特征在于:路面结构动力力学指标的检测采用预先埋设好的各类型传感器进行沥青路面结构内部的应力、应变、温度、湿度的信息进行实时采集、处理及分析,以获取路面结构在车辆荷载及外界气候条件下路面结构内部的指标的变化。5.沥青路面全周期性能监测评估系统,其特征在于,包括:输入模块:用于将各种数据参数进行录入;数据处理模块:对收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数据,并能将这些数据按照一定的组合进行储存;数据分析模块:根据检测指标的特点,对收集的数据进行处理,在不影响数据分析的基础上,尽量减少数据的冗余度;模型绘制模块:根据输入的数据生成沥青路面模型,并对模型进行全周期性能监测和评估,根据模型预测影响沥青路面寿命的因素,并判断路面损伤与结构性能劣化的历程。6.根据权利要求5的沥青路面全周期性能监测评估系统,其特征在于:输入模块将采集和检测的数据记录,可手动进行收录,并汇入评估系统中,以完善信息。7.根据权利要求5的沥青路面全周期性能监测评估系统,其特征在于:数据处理模块主要对检测仪器检测出的数据进行处理,并将收集的原始信号进行分解、转化为可读辨的数
据,以便于整合数据。8.根据权利要求5的沥青路面全周期性能监测评估系统,其特征在于:数据分析模块主要对收集的数据进行深加工,将不重要的数据清除,减少系统负担。
技术总结
本发明涉及路面检测技术领域,且公开了沥青路面全周期性能监测评估方法,包括:S1、将路面结构材料、气候交通条件、路龄和养护水平相关数据进行采集,并根据数据在计算机中绘制路面性能评估模型;S2、并对路面的平整度、抗滑性能、路表弯沉、路面破损程度进行检测,并将数据在模型中体现。该沥青路面全周期性能监测评估方法及系统,结合路面结构层的关键指标指标,对路面结构动力响应指标体系的进行构建,并通过路面结构检测出的信息探测路面结构性态变化,结合路面现有的外部观测指标及观测体系对路面健康状态进行综合评价并监测,以为后续路面养护方案的优选,沥青路面设计指标的优化提供技术依据。供技术依据。供技术依据。


技术研发人员:符盈道
受保护的技术使用者:海南省交通工程检测中心
技术研发日:2021.03.15
技术公布日:2021/6/25

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