水泥混凝土路面不同脱空检测方法识别率的对比验证

通过水泥板每孔灌浆量以及与其他孔连通情况,对几种脱空检测方法进行了验证。在500 m长的试验路中分别使用了FW D、声振法等设备进行了脱空检测,通过比较每孔灌浆量的方法对几种检测方法进行了验证,得到了不同检测方法的识别率,为施工单位选择适当的检测方法提供了依据。     

基于遗传算法的刚性路面脱空判定

利用有限单元法建立了可考虑接缝和地基脱空的刚性路面位移计算模型。模拟生物进化过程,利用遗传算法建立了反演路面结构层模量的方法。最终提出了判定刚性路面板角(边)脱空面积的迭代方法,利用落锤式弯沉仪(FWD)实测板中弯沉盆数据反演模量,根据反演结果计算板角(边)的理论弯沉值,对比理论与实测弯沉值确定地基脱空面积,修正地基接触状况重复上述计算过程,直至计算结果收敛。     

刚性路面脱空声识别集成神经网络方法

基于集成神经网络对刚性路面脱空声的识别与分类能力,用简单的敲击法获取了刚性路面的声响应信号,通过对声信号的频域特征提取,应用集成神经网络对刚性路面脱空状况进行了识别.实验表明所给出的特征提取方法和集成神经网络模型是解决刚性路面脱空识别的一条较为有效途径.     

基于单点弯沉值的水泥路面脱空判定影响因素分析

针对单点弯沉值判定水泥路面板底脱空中存在的问题,采用ABAQUS有限元软件建立了典型路面结构不同脱空深度和不同脱空尺寸三维模型,分别在考虑温度场和不考虑温度场两种情况下施加5t荷载,模拟分析了不同脱空深度、尺寸和环境温度对单点弯沉值进行脱空判定的影响程度,并进行了现场试验验证,总结了单点弯沉值脱空检测的适用范围,用来指导水泥混凝土路面的板底脱空检测。     

集成神经网络信息融合技术在刚性路面脱空识别中的应用

基于集成神经网络对刚性路面脱空声的识别与分类能力,用简单的敲击法获取了刚性路面的声响应信号,通过对声信号的频域特征提取,应用集成神经网络对刚性路面脱空状况进行识别。实验表明:所给出的特征提取方法和集成神经网络模型是解决刚性路面脱空识别的一条较为有效的途径。     

地震波法检测水泥混凝土路面板脱空影响因素研究

为了研究地震波法检测水泥混凝土路面板脱空动力响应影响因素,基于水泥混凝土路面板角隅脱空试验,采用室内地震波法检测缩尺试件的试验方法,得出水泥混凝土路面角隅脱空路面板在含水和不含水不同振动参数状态下应变值的变化情况,分别对比不同角隅脱空面积的试验数据和不同锤击高度的试验数据,发现随着水泥混凝土路面板角隅脱空面积的增大,脱空区域的应变值也会随之增大;对于不同锤击高度的试验数据分析发现随着锤击高度的增大,对应脱空区域的应变值也会增大。另外,针对含水状态的分析,发现含水状态下脱空区域的应变值明显大于不含水状态下的应变值。     

小波变换与SVD方法在结构损伤监测中的应用

将小波变换与奇异值分解(SVD)相结合,利用基于小波变换的能量分布函数,进行小波系数矩阵的奇异值分解,使结构损伤突变信号的奇异点放大,提高信号的分辨率和信噪比.根据信号突变时刻小波系数出现模极大值及其在不同尺度上的传播特性,可有效地检测出信号的奇异性特征,从而对结构损伤特征信号进行时域定位.通过对一试验简支梁损伤前后加速度信号的奇异性进行对比分析,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于声振法的钢管混凝土脱空检测技术试验研究

基于声振原理,研究了瞬态冲击作用下钢管混凝土脱空检测技术。提出了根据声振信号时域与频域图形中能量衰减快慢,振幅、峰值变化等特征对钢管混凝土脱空状况进行判别的方法。通过模型试验分析,证明了该方法的可行性与有效性。展望了今后进一步的研究方向,即可结合其他方法对钢管混凝土脱空程度作出精确定量分析。     

声振法对刚性路面板脱空状况检测应用的研究

采用声振法研究混凝土路面板脱空与声学特征变化的关系,利用有限元方法分析有、无脱空混凝土路面板的振动频率。通过声振法检测,得出脱空的范围与声学特征参数有很好的相关性。以某一脱空路面为例,通过计算分析,提出以反映路面脱空位置和程度的固有频率和频率下降率的组合参数来识别路面的脱空面积大小和位置,为用声学特征进行混凝土路面脱空等缺陷无损检测提供理论和实验依据。该法速度快、精度高,便于实际应用。     

基于同板弯沉差的板底脱空判定方法

针对同一路面板的板中、板边、板角之间弯沉差与板底脱空的关系在规范中并未有明确说明,且国内外研究也较少的情况,以烟台～威海高速路试验段为依托工程,对板底脱空的弯沉评价指标进行了理论计算。采用贝克曼梁弯沉仪(BB)和落锤式弯沉仪(FWD)对比测量,并计算同板板中与板边中点、板角弯沉差,在此基础上,经统计分析方法确定了静动弯沉值判定脱空的评定标准。试验路的钻芯结果表明,基于同板弯沉差的板底脱空判定方法具有较高的可信度。     

刚性路面脱空声识别集成神经网络方法

基于集成神经网络对刚性路面脱空声的识别与分类能力,用简单的敲击法获取了刚性路面的声响应信号,通过对声信号的频域特征提取,应用集成神经网络对刚性路面脱空状况进行了识别.实验表明所给出的特征提取方法和集成神经网络模型是解决刚性路面脱空识别的一条较为有效途径.     

基于弯沉检测的水泥混凝土路面板底脱空评价方法

水泥混凝土板底脱空的检测和评定是路面检测中存在的主要技术难题.目前,工程中应用较多的是基于落锤式弯沉仪的多级荷载回归法.该方法判定板底是否脱空时,没有考虑接缝传荷效率的影响,同时该方法限值0.05 mm的制定主要通过经验总结而来,忽视了路面结构的差异.利用有限元方法计算分析不同荷位、不同脱空位置、不同脱空面积时水泥混凝...     

曲率模态法在水泥混凝土路面板脱空检测中的应用

以水泥混凝土路面板为研究对象，应用有限元软件MSC．PATRAN将其模拟为四边简支矩形板模型，并对其进行实体单元划分，模拟了不同板下支撑方式（边界条件）下实际路面中发生较频繁的各类脱空状况，进行有限元分析，在实验室制作相对应的各类脱空模型板，采用多点激励单点采集方式进行模态试验，由定量化激振器进行激励，加速度传感器采集在同等激励下的响应。通过对有限元分析及室内试验结果分析可知：应用曲率模态方法可以对水泥混凝土路面板脱空边界进行识别，确定脱空范围，但要实现精确识别区域需要加密测点，在实际应用中有待进一步优化。     

基于振动感知的混凝土铺面板底脱空识别方法

水泥混凝土铺面在使用过程中常由于冲刷和沉降产生脱空，进而诱发断板、错台等病害，严重影响铺面使用性能。为此，提出一种基于振动感知的混凝土铺面板底脱空识别方法，以有效控制混凝土铺面的结构性损坏。通过有限元数值模拟与室内试验，发现板底脱空会影响铺面板局部振动的频谱分布，且影响程度与脱空面积、位置等因素相关。在此基础上，采用分布式光纤传感技术搭建铺面板振动感知系统，分布式地采集铺面板振动特性；利用时频分析技术解析铺面板振动特性，捕获振动频谱特征；研究不同脱空状况下铺面板局部的振动频谱特征。分析结果表明：脱空状况对20~150 Hz频段上频谱特征的影响显著；以该频段为敏感频段，计算加权频率的变化量，并以此为脱空监测指标，提出基于振动感知的混凝土铺面板底脱空识别方法。于上海龙华机场开展现场试验，在3块铺面板内搭建了分布式振动感知系统；采集了12个测点不同日期的动态弯沉与振动特性数据，比较了振动感知法和传统弯沉法的脱空识别结果。试验结果表明：2种方法的识别结果趋于一致且具有较好的相关性，验证了振动感知法用于脱空识别的可行性。     

公路隧道水泥路面板底脱空有限元分析

建立了公路隧道水泥路面板底脱空结构的三维有限元分析模型,在单轴双轮荷载作用下,对由于板底脱空产生断裂情况下板角顶面最大拉应力和最大竖向位移进行了分析。通过讨论脱空宽度、面板厚度、轴载、基层模量以及基岩模量对板顶最大拉应力和竖向位移的影响,得出脱空宽度、面板厚度和轴载对板角顶面最大拉应力的影响较大,而各个因素对板角顶面最大竖向位移的影响程度差别不大。板角出现脱空时,重载是造成路面损坏的主要原因,通过增加面板的厚度和接缝设置传力杆可以有效防止路面板由于板底脱空造成的损坏。     

基于频率下降率的刚性路面脱空自适应神经网络识别研究

为快速而又有效地进行无损检测(NDT)，探讨了动量系数和学习率自适应调整的神经冈络算法．及刚性路面脱空识别特征参数的选取，提出以反映结构损伤位置和程度的频率下降率作为结构脱空识别的特征参数。利用有限元方法对刚性路面脱空进行数值模拟，同时采用声振法研究了刚性路面板声学特征变化的关系，分别获取训练样本数据，通过自适应神经网络对刚性路面脱空进行了识别研究。从中可以看出，采用频率下降率和自适应神经网络技术对刚性路面脱空进行缺陷识别分析具有较高的精度和可靠性。为用声学特征进行刚性路面脱空等缺陷识别提供了理论和实验依据。     

基于有限元的水泥路面冰冻损伤机理

为了研究水泥混凝土路面冰冻损伤机理,对混凝土材料的微观结构进行了研究,并对水泥混凝土路面温度场进行了有限元分析.基于应力场、多孔体系渗流场和温度场的多物理场耦合理论,利用Comsol软件,对水泥混凝土路面内部结冰的现象进行了数值模拟.根据不同的降温速率、孔隙率、渗透系数和孔隙累积分布函数,设计了4组模型,每组4个模型进...     

基于卷积神经网络的路表病害识别与测量

为进一步提高利用二维图像统计路面病害的精度与效率,将卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）技术引入了基于图像分析的路面病害识别与测量。首先,将原始图像进行等尺寸分割作为CNN的训练样本。其次,经结构设计、前反馈算法训练及样本测试3个步骤后,建立病害识别模型（CNN1）。用训练完成的CNN1对所有图像进行病害类型识别并将输出结果作为裂缝特征提取模型（CNN2）和坑槽特征提取模型（CNN3）的训练样本。采用相同步骤建立裂缝特征提取和坑槽特征提取模型,完成训练后,运行CNN2,CNN3对路面裂缝与坑槽图像进行特征提取。最后,分析图像分辨率对3个CNN识别和特征提取精度以及效率的影响。结果表明：CNN1可以准确识别多种病害,CNN2的裂缝长度提取的平均误差为4.27%,宽度提取的平均误差为9.37%,裂缝病害严重等级判断准确率为98.99%;CNN3的单张图像中的坑槽个数测量无误差,单个坑槽面积的平均误差为13.43%,坑槽病害等级判定准确率为95.32%,可见CNN具有较高的测量精度;CNN1在使用CPU的情况下测试完成原始图像平均用时为704 ms·幅^-1,CNN2用时为5 376 ms·幅^-1,采用图形处理器加速后CNN1用时为192 ms·幅^-1,CNN2测试平均用时为1 024 ms·幅^-1,可见CNN在图形处理器加速下效率具有显著优势,相比其他方法,在图像分辨率高于70像素时,CNN对路面裂缝与坑槽的识别与测量具有运算高效、结果精准等优势。     

相变控温水泥混凝土路面板设计及模型试验

引入相变储能材料及梯度功能材料设计方法,对传统水泥混凝土路面板结构进行防冻、耐磨功能设计,开展路面板模型试验研究。采取步冷试验方法,将优选出的复合相变储能材料封装入高强度无缝钢管中,制成500 mm×400 mm×80 mm的水泥混凝土路面板模型,进行模型的防冻性能和耐磨性能试验。结果表明:优选的相变材料体系相变温度点可控制在5℃左右,并产生液-固相变过程,放出热量,起到了较好的融冰效果,延缓或控制了路面板模型表面的低温冰冻现象;表面层材料耐磨性优良,28 d磨耗率仅为标准限值的51.9%;相变功能层中钢管的加筋作用可防止主体层和表面层材料之间体积变形的非一致性,强化了界面的稳定性。     

基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析

感知并解析路面振动可为智能车路系统提供健康诊断、定位循迹、风险预警等多功能服务,有效驱动路面智能化。通过优化分布式光纤器件设计与阵列布设,研发了水泥混凝土路面振动分布式感知系统;利用短时能量分析、功率谱分析等构建了振动时间-空间特征、频域-空间特征的场式表达方法;基于短时能量时空场、功率谱频空场,提出了水泥混凝土路面振动时空响应特征、全局频域特征的变维度解析方法;并于同济大学足尺试验场进行实测验证。结果表明：①荷载位置显著影响短时能量时空场,短时能量峰值坐标能灵敏地反映荷载位置变化,且相比线形光缆,由光纤环阵列组成的感知系统具有更高的空间分辨率(0.35 m);②相同荷载激振下,振动分布式感知系统与商用高精度加速度计测试结果相近(频峰识别误差小于1 Hz,空间振型置信度大于0.9),且在多点重复测试下具有较高稳定性;③面板模量显著影响功率谱频空场,模量越大前4阶频率越大,且增幅随阶次增高而愈发显著,该实测现象与理论分析吻合,且在6块板内测得相同趋势。该振动分布式感知系统能够准确、稳定地感知路面振动场时间、空间、频域信息;振动场变维度解析方法能够有效、可靠地解析时空响应特征、全局频域特征。