压实度在线检测技术应用试验研究

论文摘要

振动压路机以其良好的压实效果在公路建设中发挥着重要作用,为进一步提高压实质量和效率,克服传统压实质量检测和控制方法的不足,基于压路机与被压材料动力学特性判断压实进程的压实在线检测技术近年来得到了较大关注。国外在此技术的研究和应用处于领先地位,国内研究则主要集中于压实在线检测技术和产品开发,工程应用研究较少。压实在线检测仪压实值是对压实效果和铺层密实程度的数值反映,压路机机械参数、材料特性参数和压实工艺参数都对压实值有直接关系,要解决其工程应用问题,须对其检测值准确性、影响因素、工程应用条件和工程应用方案进行试验研究。振动轮加速度信号包含了压实过程中多种信息,加速度信号特征的变化与铺层压实度的变化呈现出一定的关系。通过振动信号检测系统现场试验,研究了振动轮加速度信号的谐波分量成分和幅值与材料密实程度关系,同时对振动压路机“跳振”状态下的加速度信号进行了相关分析。振动压实作业是振动压路机与被压材料相互作用的复杂过程,压路机频率、振幅、碾压速度,铺层材料类型、级配、含水量、厚度等都是影响压实效果的重要因素,施工过程中这些参数也不可避免出现波动。本文对压实在线检测仪压实值R准确性进行了验证试验,在振动压路机工作参数合理、稳定,铺层材料特性参数变异性小的状况下,分析了压实值R与现场灌砂法压实度线性相关程度,对其反映铺层材料压实状况准确性进行了相关研究。通过试验研究,频率波动小于1%,碾压速度波动小于0.5%时,压实值R可较为准确的反映材料压实状况,同时可反映出压实过程中材料特性参数方面变化,技术人员可以根据压实值反映出的压实信息更好的控制压实进程。通过与灌砂法压实度标定,或依据压实值增量,驾驶员可判断铺层是否完成压实作业；依据压实在线检测仪反映出的各类压实信息合理调整压路机工作参数,合理控制材料特性参数,提高压实质量和效率。本文研究成果是多条高速公路施工现场试验的总结,现场应用试验表明压实在线检测仪可实现压实质量的快速准确检测,协助驾驶员更好的判断铺层压实状况,避免过压和欠压,根据压实值反映出的多种信息合理调整工作过程,提高压实质量与效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 压实度在线检测技术国外发展现状
• 1.3 国内压实度在线检测技术研究现状
• 1.4 课题的提出和研究目的
• 1.5 本课题研究内容和方法
• 第二章 振动轮加速度信号与压实度关系研究
• 2.1 振动压路机—被压材料动力学模型
• 2.1.1 二自由度动力学模型分析
• 2.1.2 单自由度模型
• 2.1.3 振动轮加速度信号与材料密实程度间的关系
• 2.2 振动轮加速度与材料密实程度试验研究
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试验仪器及条件
• 2.2.3 试验仪器安装
• 2.2.4 试验结果
• 2.2.5 试验结果分析
• 2.3 "跳振"状态下的加速度信号试验分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 压实度在线检测仪原理及试验验证
• 3.1 压实度在线检测仪压实值R与材料模量
• 3.1.1 材料静态模量和动态模量
• 3.1.2 压实值R与动态模量
• 3.1.3 压实度k
• 3.2 压实度在线检测仪系统组成
• 3.3 压实值R与压实度K相关性试验研究
• 3.3.1 试验目的
• 3.3.2 试验仪器和条件
• 3.3.3 试验方案
• 3.3.4 试验内容和结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 振动压路机工作参数对压实度在线检测仪影响试验研究
• 4.1 压路机碾压方向对压实值R的影响
• 4.2 机重对压实值R的影响
• 4.3 频率影响试验
• 4.3.1 试验目的和方案
• 4.3.2 试验过程和结果
• 4.3.3 频率对压实值R影响试验分析
• 4.4 振幅对压实值R的影响及试验研究
• 4.4.1 振幅对压实值R的影响理论分析
• 4.4.2 振幅对压实值R影响试验研究
• 4.5 碾压速度对压实值R的影响
• 4.6 频率、振幅、碾压速度对压实值R综合影响
• 4.6.1 频率、振幅和碾压速度对压实效果影响分析
• 4.6.2 压路机激振力对压实效果影响试验研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 材料特性参数对压实值R的影响试验研究
• 5.1 水泥稳定级配碎石压实特性
• 5.1.1 水泥稳定级配碎石基层
• 5.1.2 水泥稳定级配碎石室内击实试验
• 5.2 材料级配变化对压实值R影响试验研究
• 5.3 含水量对压实值R影响试验研究
• 5.3.1 含水量较为合理时压实值R
• 5.3.2 含水量偏大时压实值R试验
• 5.3.3 含水量偏小时压实值R变化情况
• 5.4 下承层强度不同对压实值R值的影响实验研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 压实度在线检测仪应用方案
• 6.1 压实值R与灌砂法标定方法判断压实进程
• 6.1.1 标定过程
• 6.1.2 应用方案
• 6.1.3 应用试验
• 6.2 压实均值R增量法判断压实
• 6.3 数据无规律时处理方法
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 存在的问题和进一步研究
• 参考文献
• 致谢