探地雷达电磁波正演模拟研究

利用探地雷达技术对路面结构层进行检测时,根据探测要求而采用不同频率的天线,尝试建立了雷达电磁波在结构层中传播的正演模型,通过得到的合成波模拟了其在结构层中传播的规律。根据经典电磁理论,利用傅立叶积分变换,通过典型激励和实测雷达入射波模拟了雷达电磁波在结构层中的传播情况,得到了合成的反射波,并与实际结构层测试雷达波做了比较。结果表明:频率低的情况下,雷达的分辨率较低,结构分层不明显;随着频率的增大,可以清晰区分出结构分层,但只有在高频率的条件下,结构厚度分层的反射信号才是合理的,能比较真实地反映实际情况。     

刚性路面脱空尺寸对探地雷达反射信号影响分析

根据雷达电磁波在路面结构中的传播特性,建立了雷达电磁波在脱空刚性路面结构层中的传播模型,并基于此模型模拟了矩形、十字形及圆形脱空形态下雷达电磁波的反射信号,研究了脱空尺寸对雷达反射信号的影响。结果表明:脱空水平尺寸主要影响脱空上下界面反射波幅的大小,竖向尺寸主要影响脱空下界面反射波峰出现的时延。研究成果探索了探地雷达识别刚性路面板下脱空大小的可行性,也为实际应用提供了重要的技术支持。     

探地雷达的工作原理及其在公路检测中的应用

<正>0引言探地雷达(Ground PenetratingRadar,简称GPR)测试技术是一种利用高频电磁脉冲电磁波在不同电磁性介质中的传播规律,探测地下目标体分布形态及特征的方法。使用探地雷达进行路面检测具有实时、简便、高效、准确、连续、信息丰富等特点,被广泛应用于路面结构检测中。     

探地雷达收发天线极化方向变化对其电磁波响应的影响

通过物理模拟实验研究表明,利用探地雷达收发天线极化方向变化对其电磁波响应实验与分析成果,可以检测路面的结构层、路基潜在的问题和隐患,实现无损、高效、低耗检测,采集的数据连续、完整、可靠,探地雷达收发天线极化方向变化对其电磁波响应的影响研究为路基路面病害快速检测与评定奠定了基础。     

考虑实测轮载的动态模量加载波形及荷载作用时间取值研究

利用三维有限元计算工具,考虑沥青路面结构层不同的模量和厚度组合,结合实测的竖向轮胎-路面接地压力并考虑水平作用力,分析沥青路面结构层不同深度处的竖向应力脉冲波形.分析结果表明:同一沥青路面结构层不同深度处,不仅其竖向应力脉冲波形不相同,波长也不一样;也就是说,对同一路面结构不同深度处动态模量的确定,除了需要考虑不同的实验室加载波形和加载频率以外,还需要对荷载作用时间的取值做出修正.     

基于路面雷达的水泥路面脱空检测正演模拟与试验分析

针对路面雷达在路面结构层缺陷检测中对判定人员的经验要求高、不同的脱空类型难以区分的问题,采用电磁波时域有限差分法对水泥混凝土路面板底脱空进行正演模拟,分析板底存在不同尺寸气充空洞和水充空洞时的图像差异。通过现场的脱空模拟试验,验证了理论分析结果,提出了路面雷达在水泥路面检测过程中的测试要求。     

基于探地雷达结构层厚度测量的钢桥沥青路面车辙评价

高温车辙是钢桥沥青路面的主要病害之一，可使用钻芯进行室内试验和现场测试表征；但钻芯取样采集的路面信息极其有限，现场车辙尺和激光剖面仪无法评价由于铺装层内部变形导致的车辙。基于探地雷达的沥青路面结构层厚度测量可进行车辙评价，但车辙导致的层间压缩会因有限的信号分辨率产生测量误差。钢桥面板的金属强反射和天线制式等影响因素尚未得到系统研究，缺乏控制试验验证。探讨了探地雷达在钢桥沥青路面车辙评价的可行性。基于室内加速加载试验条件建立沥青路面和空气耦合天线的数值模型，结果表明2 GHz空气耦合天线净空不超过50 cm可获得最佳测量速度和精度。采集室内加速加载设备不同荷载作用次数下的路面探地雷达电磁波信号，比较数值模拟探地雷达信号与室内实测信号，分析空气耦合天线探地雷达在钢桥面沥青路面反射信号中的特征。针对层间信号重叠，提出了信号重构和自动化厚度测量的非线性梯度下降算法；针对路面不平整度导致的振动效应，使用经验模式分解法进行信号降噪，钻芯取样验证算法的厚度测量精度。结果表明：在室内试验条件下，车辙宽度预测误差为4.9%,SMA层和MA层平均厚度预测误差分别为2.3%和3.8%,上面层SMA层变形大于...     

沥青路面剥落的路面雷达电磁波模拟

针对空气耦合式雷达,建立了路面雷达电磁波在沥青路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并进行了沥青路面面层中存在沥青剥落病害的路面雷达电磁波模拟。模拟结果表明:当沥青路面出现沥青剥落区域后,在路面雷达回波的面层界面和基层界面的正反射波中间出现一负反射波,沥青剥落位置决定着该负反射波将会出现在面层界面反射波和基层界面反射波之间的位置;并且随着沥青剥落区域的竖向厚度增加,该负反射波波幅增大。为利用路面雷达快速检测路面沥青剥落病害提供了理论基础。     

水泥混凝土路面板下脱空的路面雷达电磁波模拟

文章建立了路面雷达电磁波在水泥混凝土路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并针对空气耦合式天线雷达进行了水泥混凝土路面板下存在脱空病害的路面雷达电磁波模拟。文章进一步分析了水泥混凝土板下脱空出现水充空洞及气充空洞两种情况的路面雷达回波特性。     

探地雷达检测系统在路面厚度检测中的应用

文章对探地雷达检测系统的应用条件进行探讨,概括和总结了近年来探地雷达技术发展及新的应用研究,详细分析探地雷达的工作原理、系统组成结构。以及探地雷达对路面结构层厚度检测的应用,进而指出探地雷达的局限性和今后的发展方向。     

超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析

为了研究对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面在超载作用下的力学响应,选取2种路面的典型结构,考虑路面结构层完全连续的条件,采用不同的荷载模拟超载情况,利用弹性层状体系计算程序APBI,对2种路面结构进行计算分析.结果表明:在层间接触连续的条件下,柔性路面受荷载作用比较敏感,因此设计柔性路面时,需对超载情况进行充分考虑...     

路面结构参数同时反算的人工神经网络法

利用传递矩阵方法，计算出柔性路面结构在轴对称荷载作用及层间完全接触情况下的路表弯沉值，以该结果为输入数据训练三层BP网络，得到较精确的网络权值和阈值，在此基础上实现对柔性路面结构层的模量和厚度参数的同时反算，计算分析表明该方法速度快且精度高，既可反算路面结构层的模量又能反算路面结构层的厚度，通过与实际值比较，其计算精度完全满足工程实际的要求。     

基于FWD弯沉参数的沥青路面结构承载力评价方法

基于FWD弯沉参数可直接反映路面结构层不同响应的特点,利用弹性半空间理论中的布辛尼斯克公式,建立了结构层模量近似计算模型.进而应用FWD实测弯沉盆数据,对石安高速公路有关路段的结构应变状况及其承载力做出了评价,评定结果基本符合路况,满足工程精度要求.     

橡胶改性沥青混凝土路面结构层优化计算与模拟

以鞍山建国南路工程为依托,将下面层材料由普通沥青混凝土改为橡胶改性沥青混凝土,在满足其力学指标以及最小结构层厚度的基础上,采用HPDS2003A路面设计计算软件对路面结构层进行优化计算;并通过ANSYS有限元数值模拟软件进行拟合;最后以路表弯沉值及层底拉应力为指标,结合筑路材料的价格,利用功效系数法对设计方案进行了综合优选,为路面结构优化提供了参考和途径。     

高速公路路况检测方法研究与实践

以某高速公路评价科研项目为依托,采用探地雷达地球物理方法对高速公路现有水泥混凝土路段进行检测。研究表明,探地雷达对于检测路面结构层厚度、探明道路结构中的脱空位置及脱空程度具有较高的准确性。     

沥青路面系统可靠性优化设计方法研究

将概率和优化的概念引入到沥青路面设计方法中，在保证效益和安全程序的前提下，结合考虑路面结构层厚度和冰冻的要求，以路面结构造价最小为目标函数，建立了沥青路面可靠性优化的数学模型。该模型中考虑了路面的多种失效模式，并用蒙特卡洛法计算路面的系统可靠度。选用ＤＦＰ算法成功地求解了数学模型的最优解，编制了相应的计算机程序。大量计算表明，该法收剑较快，精度较高，可供工程设计参考使用。     

柔性路面结构评价知识库系统

路面弯沉常用来无破损评价路面结构状态，根据路面弯沉反算的回弹模量用来表征路面结构层特性，目前各种反算方法的计算结果多取决于分析者个人的经验和输入参数的合理性，常常不一致。为使无破损评价更趋实用，本文建立了知识库系统－路面结构评价系统，该系统能提供合理的路面结构层模量估算值，特别是在数学反算方法无法求出合理结果时尤为实用。     

GPR在张花高速公路结构层厚度控制中的应用

路面结构厚度对路面受力有很大影响,为了确保结构层厚度的一致性,开展结构层厚度检测是很有必要的.在对比分析传统钻芯法与探地雷达（GPR）检测方法的基础上,介绍了GPR的检测原理,结合张花高速公路工程建设,采用GPR对工程中实时铺筑的路面结构层进行厚度检测并分析检测结果,同时结合钻芯法对检测结果进行对比验证,对比结果证明GPR检测结果精确,且通过进一步分析GPR检测成果,对工程质量的动态控制起到了有效的帮助作用,证明GPR是一种针对公路结构层厚度有效的快速无损检测方法,可在工程建设中推广应用.     

基于FWD弯沉参数的沥青路面结构承载力评价方法

基于FWD弯沉参数可直接反映路面结构层不同响应的特点，利用弹性半空间理论中的布辛尼斯克公式，建立了结构层模量近似计算模型。进而应用FWD实测弯沉盆数据，对石安高速公路有关路段的结构应变状况及其承载力做出了评价，评定结果基本符合路况，满足工程精度要求。     

水泥混凝土路面板下脱空的路面雷达电磁波模拟

建立了路面雷达电磁波在水泥混凝土路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并针对空气耦合式天线雷达进行了水泥混凝土路面板下存在脱空病害的路面雷达电磁波模拟。进一步分析了水泥混凝土板下脱空出现水充空洞及气充空洞两种情况的路面雷达回波特性,本文的研究对路面雷达技术应用于水泥混凝土路面脱空病害检测实施具有重要的理论参考意义。