智能顆粒在瀝青路面受力特性中的監(jiān)測應用畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設計（論文）報告題 目 學 院 學 院 專 業(yè) 學生姓名 學 號 年級 級 指導教師 畢業(yè)教務處制表畢業(yè)學生姓名： xx填寫 學號： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設計（論文）題目： 指導教師意見：（請對論文的學術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。） 指導教師結(jié)論： （合格、不合格）指導教師姓名所在單位指導時間畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱意見表 學生姓名： xx填寫 學號： xx填寫 專業(yè)： xx填寫 畢業(yè)設計（論文）題目： 農(nóng)村宅基地測量技術(shù)研究 評閱意見：

2、（請對論文的學術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。）修改意見：（針對上面提出的問題和不足之處提出具體修改意見。評閱成績合格，并可不用修改直接參加答辯的不必填此意見。）畢業(yè)設計（論文）評閱成績 （百分制）： 評閱結(jié)論： （同意答辯、不同意答辯、修改后答辯）評閱人姓名所在單位評閱時間論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的本科畢業(yè)論文農(nóng)村宅基地測量技術(shù)研究，是本人在導師的指導下獨立進行研究工作所取得的成果。論文中引用他人的文獻、資料均已明確注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人

3、獨立完成，不包含他人成果及使用過的材料。對論文的完成提供過幫助的有關(guān)人員已在文中說明并致以謝意。本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒有違反學術(shù)道德和學術(shù)規(guī)范，沒有侵權(quán)行為，并愿意承擔由此而產(chǎn)生的法律責任和法律后果。 論文作者（簽字）： xx填寫日期：xx填寫年月日題目：智能顆粒在瀝青路面受力特性中的監(jiān)測應用韓冰 張南童 鐘立昌 宋鑫摘? 要：瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學特性一直是道路工程研究的重點，也是其最難解決的問題之一。隨著交通量的增長，我國高速公路改擴建工程越來越多，而智能顆粒是針對公路路面受力、變形監(jiān)測及路用性能預測等需求開發(fā)的超小型耐高溫高精度傳感器。本文結(jié)合齊魯交通發(fā)展集團養(yǎng)護大中修項目，通過埋設智能

4、顆粒，研究了瀝青面層結(jié)構(gòu)在荷載條件下的力學特性，結(jié)果表明智能顆粒能夠有效監(jiān)測瀝青路面受力特性，對瀝青路面的修復具有十分重要的現(xiàn)實意義和指導意義。關(guān)鍵詞：道路工程;智能顆粒;瀝青路面;內(nèi)力特性;姿態(tài)轉(zhuǎn)角0引言智能顆粒是針對公路路面受力、變形監(jiān)測及路用性能預測等需求開發(fā)的超小型耐高溫高精度傳感器。智能顆粒能夠?qū)崟r采集監(jiān)測的參數(shù)包括：標準時間，溫度，路面內(nèi)部正應力，大地坐標下的三維歐拉角，剪應變，高精度三軸加速度。利用低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）或者其他通訊協(xié)議傳送數(shù)據(jù)到便攜式接收器，或遠程控制路邊信號采集器（STRDAL GLOBAL），實時上傳至云端儲存，供用戶隨時查看

5、、下載。該設備結(jié)構(gòu)精巧，尺寸小，可耐受180以上高溫，不受應用環(huán)境限制，使用方便1。1 智能顆粒監(jiān)測系統(tǒng)設計針對沈海高速養(yǎng)護大中修蓬萊段路面結(jié)構(gòu)實際情況，根據(jù)力學理論模型中在車輛荷載作用下路面內(nèi)部溫度場、應力場、應變場范圍及彎沉盆形狀確定了智能顆粒埋設位置。10顆智能顆粒分布在上、中、下三層。其中智能顆粒粒徑為2cm，2顆位于下面層底部，行車道外側(cè)輪跡帶下方，距離路面表面16cm18cm;6顆位于中面層頂部，距路面表面4cm6cm行車道外側(cè)輪跡帶下方;2顆位于上面層底部，距路面表面4cm6cm，分別位于行車道外側(cè)輪跡帶下方和行車道軸中位置2-3。2 智能顆粒埋設過程根據(jù)現(xiàn)場情況按設計圖紙進行顆

6、粒位置放樣。與此同時，將埋設在下面層的兩顆顆粒并排對齊路邊靜置，采集靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)3min。然后攤鋪下面層瀝青混合料，在標記位置處將松散的瀝青混合料挖開，坑底應為基層頂部，安放顆粒后填埋混合料并整平。隨后進行壓實，壓實過程中連續(xù)實時收集數(shù)據(jù)，直至壓實完成斷開連接。最后待混合料溫度降至環(huán)境溫度后再次連接智能顆粒，采集數(shù)據(jù)4。完成后根據(jù)后續(xù)工程安排配置智能顆粒睡眠喚醒時間，如圖1所示。3 路面結(jié)構(gòu)受力特性分析根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，智能顆粒可以給出車輛荷載經(jīng)過時路面內(nèi)部集料的加速度和應力特征。智能顆粒啟動監(jiān)測后三軸應力計算實時采集路面內(nèi)部應力數(shù)據(jù)。以上面層1號顆粒采集數(shù)據(jù)為例。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以發(fā)現(xiàn)在76s

7、時豎向應力產(chǎn)生突變，應力變化值為0.014MPa，其他方向應力變化不大，僅為0.002MPa0.004MPa，如圖2。分析原因：當時有車輛經(jīng)過，引起顆粒附近路面內(nèi)部突然產(chǎn)生較大應力，根據(jù)顆粒在路面中的姿態(tài)可以判斷荷載在路面內(nèi)部主要是豎向傳遞。瀝青層頂豎向應力是瀝青路面結(jié)構(gòu)驗算中計算瀝青層永久變形的重要參數(shù)，本項目通過現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)驗證了參數(shù)選取的合理性5。同樣對其他顆粒進行分析，如圖3、圖4所示為其余顆粒采集的豎向加速度數(shù)據(jù)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)與上面層1號顆粒相同，在71s73s左右各個顆粒的加速度均產(chǎn)生突變，幅值較1號顆粒小，為1號顆粒加速度的25%75%。因此在路面材料設計過程中，對瀝青混合料結(jié)

8、構(gòu)層性能都應考慮動載作用下的材料變形情況。4 結(jié)論本文通過鋪筑試驗路段，在瀝青面層埋設智能顆粒，每套智能監(jiān)測系統(tǒng)共安裝10個智能顆粒，并最終確定了智能顆粒埋設方案和埋設流程。當車輛經(jīng)過時，會引起顆粒附近路面內(nèi)部突然產(chǎn)生的較大應力，根據(jù)顆粒在路面中的姿態(tài)可以判斷荷載在路面內(nèi)部主要是沿豎向傳遞。表明由車輛荷載引起的振動方向主要為豎直方向。因此在路面材料設計過程中，對瀝青混合料性能還應考慮動載作用下材料變形情況。參考文獻1 田庚亮.光纖傳感技術(shù)監(jiān)測瀝青混合料應變響應有效性研究D.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2009.2 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：南京航空航天大學，2010

9、.3 劉樹龍.光纖Bragg光柵在瀝青路面性能健康監(jiān)測中的試驗研究D.南京：南京航空航天大學，2011.4 石丹鳳.利用光纖應變傳感器測試瀝青路面結(jié)構(gòu)應變方案設計J.山西交通科技，2010（1）：24-26.5 董澤蛟，柳浩，譚憶秋，等.瀝青路面三向應變響應現(xiàn)場實測研究J.華南理工大學學報（自然科學版），2009（4）：46-51.? The mechanical properties of asphalt pavement structure have always been the focus of road engineering research and one of the most

10、 difficult problems to solve. With the growth of traffic volume， there are more and more highway reconstruction and expansion projects in my country. Smart particles are ultra-small， high-temperature and high-precision sensors developed for the needs of highway pavement stress and deformation monito

11、ring and road performance prediction. In this paper， combined with the maintenance and repair project of Qilu Transportation Development Group， the mechanical properties of asphalt pavement structure under load conditions are studied by burying smart particles. The results show that smart particles can effectively monitor the mechanical characteristics of asphalt pavements， and are useful for the repair of asphalt pave