CN116219837B - 一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，属于道路工程智能压实技术领域；在试验段复压完成后，用振动压路机在弱振模式下对试验段进行连续多遍压实，并采集钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据；将压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据整合，获取谐波比类指标和节点温度；利用克里金插值方法将连续多遍压实的谐波比类指标和节点温度插值到各个网格节点上；确定谐波比类指标随温度变化关系和温度修正系数；在工作段压实检测时利用温度修正系数将不同温度条件下的谐波比类指标转化为标准温度下等效值。
Description
技术领域
本发明属于道路工程智能压实技术领域，具体涉及一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法。
背景技术
智能压实技术通过一系列传感器监测振动压路机钢轮的振动信号，并根据振动信号与压实材料刚度和密度间的联系，提取相应的压实计量指标。相对于传统单点抽样的压实质量检测方法，智能压实技术在检测效率和全面性上有显著的优势。在路基压实的相关实践中，智能压实技术取得了良好的效果。但对于沥青面层的压实，智能压实指标的精度却受到了挑战。因为温度因素会显著地影响沥青混合料的刚度，进而影响压实指标的测量值。换句话说，不同温度条件下的压实指标值并没有明显的比较意义，较低温度条件下，即便压实指标值较高，也并不意味着更优的压实质量。为此本发明尝试提出一种压实指标的温度修正方法，以将不同温度条件下的压实指标标准化，为智能压实技术在沥青面层中的实践奠定基础。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，以将不同温度条件下的压实指标转化为标准温度下的等效值，方便进行比较。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，包括如下步骤：
选择下承层较为均匀的试验段，并按照设计施工方案完成沥青混合料的摊铺、初压以及复压；
待复压完成后，利用振动压路机在弱振模式下对试验段进行连续多遍压实，同时利用安装于振动压路机上的加速度传感器、温度传感器和定位仪器实时采集压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据，直至沥青层表面温度的测量值小于预定温度值；
将压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据整合到统一时间节点上，并计算获取各个截取信号段内加速度数据对应的谐波比类指标和温度数据对应的节点温度；
在平面上沿压实轨迹每隔一定距离划分一个网格节点，并利用克里金插值方法将连续多遍压实的谐波比类指标和节点温度插值到各个网格节点上；
在各个网格节点上利用多项式回归谐波比类指标随温度的变化关系，再利用得到的回归公式计算标准温度(推荐采用100℃)下对应的指标值。定义指标的温度修正系数为测量温度与标准温度下的指标值之比，记为α：
上式中，MV和MV0分别表示测量温度和标准温度下对应的谐波比类指标值。
由此，在每个网格节点上都可得到一组温度修正系数，将各网格节点的数据整合，并利用非线性回归的方法回归修正系数与测量温度(也可进一步增加测量温度下的指标值作为自变量)之间的关系，进而得到指标温度修正系数的计算公式。
在工作段，利用相同振动压路机进行压实质量检测时，利用指标温度修正系数计算公式将不同温度条件下的谐波比类指标转化为标准温度下等效值进行沥青面层压实质量比较判断。
进一步的，谐波比类指标和节点温度的计算获取方法如下：
首先，以定位仪器输出钢轮位置数据的时间为基准，将钢轮振动加速度、沥青层表面温度整合到统一时间节点上；
然后，对于钢轮振动加速度，每次以定位仪器输出时间为中心，向左右各延伸0.5s，截取1s的信号段并以此进行谐波比类指标计算；
对于温度数据，每次以定位仪器输出时间为中心，向左右各延伸0.5s，截取1s的信号段，然后取信号段内的均值作为信号段的节点温度。
进一步的，还包括如下步骤：
在利用非线性回归的方法回归温度修正系数与测量温度(或测量温度和测量指标)之间的关系时，应进一步计算拟合优度，拟合优度应在0.8以上；若拟合优度小于0.8，则应调整回归函数的形式或检查原始数据的合理性。
进一步的，所述加速度传感器的量程在20g以上，采样频率大于500Hz，且在50Hz左右的频率范围以及30～100℃的温度范围内幅值测量偏差不超过10％；
所述温度传感器采用红外非接触式测温，测温范围不小于0～200℃；
所述定位装置要求平面定位精度达到厘米，输出频率为1Hz。
进一步的，谐波比类指标采用如下公式表示：
上式中，Aω表示加速度信号频谱图中基频分量的幅值，A0.5ω,A1.5ω,A2ω等分别表示0.5倍基频、1.5倍基频以及2倍基频等谐波分量的幅值。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，考虑到沥青面层的智能压实指标值会受到温度因素的影响，为方便不同温度条件下压实指标的比较，本发明提出了一种谐波比类指标的温度修正方法。通过在试验段复压完成后利用振动压路机进行连续多遍碾压，可以得到在压实材料密度基本不变的条件下，谐波比类指标随温度的变化关系。利用此关系可以实现不同温度条件下指标值向标准温度下等效值的转换。由此，不同温度下的指标测量结果便可相互比较并反映压实质量的相对强弱。
附图说明
图1为沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法的流程图。
图2为沥青面层某网格节点CMV指标随温度变化关系及其拟合公式示例。
图3为温度修正系数的回归结果示例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例
如图1所示，本发明实施例中提供了一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，包括如下步骤：
选择下承层较为均匀的试验段，并按照设计施工方案完成沥青混合料的摊铺、初压以及复压；
待复压完成后，利用振动压路机在弱振模式下对试验段进行连续多遍压实，同时利用安装于振动压路机上的加速度传感器、温度传感器和定位仪器实时采集压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据，直至沥青层表面温度的测量值小于预定温度值；
将压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据整合到统一时间节点上，并计算获取各个截取信号段内加速度数据对应的谐波比类指标和温度数据对应的节点温度；
在平面上沿压实轨迹每隔一定距离划分一个网格节点，并利用克里金插值方法将连续多遍压实的谐波比类指标和节点温度插值到各个网格节点上；
在各个网格节点上利用多项式回归谐波比类指标随温度的变化关系，再利用得到的回归公式计算标准温度(推荐采用100℃)下对应的指标值。定义指标的温度修正系数为测量温度与标准温度下的指标值之比，记为α：
上式中，MV和MV0分别表示测量温度和标准温度下对应的谐波比类指标值。由此，在每个网格节点上都可得到一组温度修正系数，将各网格节点的数据整合，并利用非线性回归的方法回归修正系数与测量温度(也可进一步增加测量温度下的指标值作为自变量)之间的关系，进而得到温度修正系数的计算公式。
在工作段，利用相同振动压路机进行压实质量检测时，利用温度修正系数将不同温度条件下的谐波比类指标转化为标准温度下等效值进行沥青面层压实质量比较判断。
以单个网格节点的压实数据为例，对智能压实谐波比类指标的温度修正方法进行演示说明。
在常规复压完成后，该节点经历了8遍弱振模式下的连续碾压，所测得的压实数据如表1所示：
表1沥青面层某网格节点的温度与指标测量数据
| 压实遍数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 温度/℃ | 86.2 | 88.3 | 90.5 | 93.7 | 95 | 100.1 | 104.2 | 111.2 |
| CMV | 33.68 | 30.60 | 27.81 | 24.91 | 21.35 | 20.40 | 19.89 | 17.72 |
利用二次多项式对CMV指标随温度的变化关系进行拟合，图2给出了相应的结果。利用得到的拟合公式计算标准温度(取为100℃)下的指标值，为20.43。据此可计算该节点在不同温度条件下的指标修正系数，如表2所示。表中，ΔT指的是测量温度与标准温度的差值，使用ΔT是因为它更符合温度修正的工程习惯。
利用非线性回归的方法回归修正系数与ΔT之间的关系。回归公式可采用对数+多项式的形式：
lg(α)＝a(ΔT)2+b(ΔT)
图3给出了相应的回归结果(图中纵轴对修正系数的对数取了100的放大系数，这是为了避免回归公式的系数过小)。图中回归公式的拟合优度R2＝0.9753，拟合结果较好。利用该公式便可计算不同温度条件下的指标修正系数，进而将实测指标转化为标准温度下的等效值，方便不同温度下指标值的比较。
表2沥青面层某网格节点测量指标的温度修正系数
需注意的是，本发明是利用试验段得到温度修正系数，以指导工作段的压实质量评价，因此进行工作段的压实质量控制时，试验段与工作段结构和材料相同，应保证工作段的路面结构和材料以及压实设备与方案与试验段相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
选择下承层较为均匀的试验段，按照设计施工方案完成沥青混合料的摊铺、初压以及复压；
待复压完成后，利用振动压路机在弱振模式下对试验段进行连续多遍压实，同时利用安装于振动压路机上的加速度传感器、温度传感器和定位仪器实时采集压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据，直至沥青层表面温度的测量值小于预定温度值；
将压路机钢轮振动加速度、沥青层表面温度和钢轮位置数据整合到统一时间节点上，并计算获取各个截取信号段内加速度数据对应的谐波比类指标和温度数据对应的节点温度；
在平面上沿压实轨迹每隔一定距离划分一个网格节点，并利用克里金插值方法将连续多遍压实的谐波比类指标和节点温度插值到各个网格节点上；
在每个网格节点上利用多项式回归谐波比类指标随温度的变化关系，再利用得到的回归公式计算标准温度下对应的谐波比类指标值，并以测量温度与标准温度下对应的谐波比类指标值之比作为温度修正系数；
将所有网格节点的温度、谐波比类指标值和对应的温度修正系数再次进行数据整合，并利用非线性回归的方法回归温度修正系数与测量温度之间的关系，进而得到最终的指标温度修正系数；
在工作段，利用相同振动压路机进行压实质量检测时，利用指标温度修正系数将不同温度条件下的谐波比类指标转化为标准温度下等效值进行沥青面层压实质量比较判断。
2. 根据权利要求1 所述的沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，其特征在于，谐波比类指标和节点温度的计算获取方法如下：
首先，以定位仪器输出钢轮位置数据的时间为基准，将钢轮振动加速度、沥青层表面温度整合到统一时间节点上；
然后，对于钢轮振动加速度，每次以定位仪器输出时间为中心，向左右各延伸0.5s，截取1s的信号段并以此进行谐波比类指标计算；
对于温度数据，每次以定位仪器输出时间为中心，向左右各延伸0.5s，截取1s 的信号段，然后取信号段内的均值作为信号段的节点温度。
3. 根据权利要求1 所述的沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在利用非线性回归的方法回归温度修正系数与测量温度的关系时，应进一步计算拟合优度，若拟合优度小于0.8，则应调整回归函数的形式或检查原始数据的合理性。
4. 根据权利要求1 所述的沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，其特征在于，所述加速度传感器的量程在20g 以上，采样频率大于500Hz，且在50Hz 左右的频率范围以及30～100°C的温度范围内幅值测量偏差不超过10％；
所述温度传感器采用红外非接触式测温，测温范围不小于0～200°C；
所述定位仪器要求平面定位精度达到厘米，输出频率为1Hz。
5. 根据权利要求1 所述的沥青面层智能压实谐波比类指标的温度修正方法，其特征在于，谐波比类指标采用如下公式表示：
，
，
上式中，Aω表示加速度信号频谱图中基频分量的幅值，A0.5ω,A1.5ω,A2ω,A2.5ω,A3ω分别表示0.5 倍基频、1.5 倍基频、2 倍基频、2.5 倍基频、3 倍基频谐波分量的幅值。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103922645A (zh) * | 2014-03-17 | 2014-07-16 | 乌海市公路工程有限公司 | 一种沥青混合料及其制备方法 |
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Family Cites Families (1)
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN207882132U (zh) * | 2017-12-22 | 2018-09-18 | 广东华路交通科技有限公司 | 一种横向力系数测试装置 |
| CN112129387A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-12-25 | 华设设计集团股份有限公司 | 基于大数据的动态称重系统温度自适应方法 |
| CN115034697A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-09-09 | 河北工业大学 | 基于多域分析的多元智能压实指标分级优选方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 双钢轮压路机施工质量与效率对比试验;姜圣;李盈杰;黄必粹;李平;;工程机械与维修;20150504(05);全文 * |
| 沥青路面振动压实度自动连续检测技术研究;周群喜;工程科技Ⅱ辑);20210615;全文 * |
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