RU121585U1

RU121585U1 - DEVICE FOR MONITORING THE ACCUMULATION OF RESIDUAL DEFORMATIONS IN ROAD DESIGN ELEMENTS

Info

Publication number: RU121585U1
Application number: RU2012114019/28U
Authority: RU
Inventors: Вахтанг Парменович Матуа; Дмитрий Владимирович Чирва; Павел Стефанович Пляка; Сергей Александрович Мирончук; Сергей Владимирович Сизонец; Рауль Вахтангович Матуа
Original assignee: Вахтанг Парменович Матуа; Дмитрий Владимирович Чирва; Павел Стефанович Пляка; Сергей Александрович Мирончук; Сергей Владимирович Сизонец; Рауль Вахтангович Матуа
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2012-10-27

Abstract

Устройство для мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, включающее измерительное устройство в виде зонда с размещенными внутри датчиками и снаружи магнитными сборками, состоящими каждая из двух кольцевых магнитов с межслойным диском, отличающееся тем, что зонд содержит внешнюю цельную металлическую трубку и внутреннюю металлопластиковую трубку с измерительными датчиками, в верхней части металлопластиковой трубки расположен разъем для подключения к персональному компьютеру и передачи данных, полость между измерительными датчиками и металлопластиковой трубкой заполнена кремнийорганическим компаундом. A device for monitoring the accumulation of residual deformations in elements of a road structure, including a measuring device in the form of a probe with sensors placed inside and outside of magnetic assemblies, each of two ring magnets with an interlayer disk, characterized in that the probe contains an outer solid metal tube and an inner metal-plastic tube with measuring sensors, in the upper part of the metal-plastic tube there is a connector for connecting to a personal computer and data transmission, the cavity between the measuring sensors and the metal-plastic tube is filled with an organosilicon compound.

Description

Полезная модель относится к области мониторинга автомобильных дорог в процессе их эксплуатации, в частности к наблюдению за накоплением остаточных и обратимых деформаций в земляном полотне и конструктивных слоях дорожной одежды.The utility model relates to the field of monitoring roads in the process of their operation, in particular to monitoring the accumulation of residual and reversible deformations in the subgrade and structural layers of pavement.

Известны аналоги, предназначенные для замера вертикального перемещения покрытия автомобильной дороги, такие как, длиннобазовый рычажный прогибомер модели КП-204 (ОДН 218.1.052-2002 Оценка прочности нежестких дорожных одежд, п.2.4.4.), состоящий из пространственной трубчатой фермы, индикатора.Known analogues for measuring the vertical movement of the road surface, such as the long-base lever deflection model KP-204 (ODN 218.1.052-2002 Strength assessment of non-rigid road pavements, clause 2.4.4.), Consisting of a spatial tubular truss, indicator .

Устройство для определения накопления деформаций и ползучести различных материалов в лабораторных условиях, например, цементобетона (ГОСТ 24544-81* Бетоны). Методы определения деформаций усадки и ползучести (пружинное устройство для определения деформаций ползучести, п.2.3 Черт.5), включающее стойки, траверсы, гидравлический домкрат, пружины, измерительное устройство.A device for determining the accumulation of deformations and creep of various materials in the laboratory, for example, cement concrete (GOST 24544-81 * Concretes). Methods for determining shrinkage and creep strains (spring device for determining creep strains, Section 2.3 Fig. 5), including racks, traverses, a hydraulic jack, springs, measuring device.

Наиболее близким является «Комплекс автоматизированного мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкций» (см. RU №68694 G01N 3/02 опубликовано 27.11.2007 г.), состоящего из измерительного устройства в виде зонда, с датчиками и магнитными сборками, выполненные из двух кольцевых магнитов с межслойными дисками, установленного в дорожной конструкции и автоматического регистрирующего устройства, находящегося вне дорожной конструкции. Принцип измерения вертикальных перемещений состоит в замере изменения уровня магнитного поля, создаваемого магнитной сборкой. Уровень магнитного поля меняется по мере перемещения межслойного диска совместно с кольцевыми магнитами относительно чувствительного элемента.The closest is the "Complex of automated monitoring of the accumulation of residual deformations in the elements of the road structure" (see RU No. 68694 G01N 3/02 published November 27, 2007), consisting of a measuring device in the form of a probe, with sensors and magnetic assemblies, made of two ring magnets with interlayer disks installed in the road structure and an automatic recording device located outside the road structure. The principle of measuring vertical displacements is to measure the change in the level of the magnetic field created by the magnetic assembly. The magnetic field level changes as the interlayer disk moves together with the ring magnets relative to the sensitive element.

Недостатком данного устройства является большая трудоемкость закладки зондов в дорожную конструкцию, включающая вывод кабелей на откос насыпи и установка металлического сейфа. Кроме того не надежное резьбовое соединение наращиваемых трубок может стать причиной выхода из строя электроники или неудовлетворительной изгибной прочности. Малая защищенность от воздействий внешней среды и большое вмешательство в целостность дорожной конструкции.The disadvantage of this device is the high complexity of laying probes in the road structure, including the output of cables to the slope of the embankment and the installation of a metal safe. In addition, an unreliable threaded connection of stackable tubes can cause failure of the electronics or unsatisfactory bending strength. Low protection against environmental influences and large interference with the integrity of the road structure.

Задачей полезной модели является разработка упрощенного метода закладки элементов зонда в дорожную конструкцию, снижение вмешательства в целостность дорожной конструкции и повышения надежности и срока службы измерительного комплекса.The objective of the utility model is to develop a simplified method for laying probe elements in a road structure, reduce interference with the integrity of the road structure, and increase the reliability and service life of the measuring complex.

Конструкция измерительного зонда состоит из внешней цельной металлической трубки и внутренней металлопластиковой трубки, с закрепленными в ней на специальном каркасе датчиками, например, аналоговые прецизионные датчики Холла.The design of the measuring probe consists of an external solid metal tube and an internal metal-plastic tube, with sensors mounted in it on a special frame, for example, analog precision Hall sensors.

Электронная система для измерения накопления остаточных деформаций в слоях дорожной конструкции работает по следующему принципу: магнитная система из двух кольцевых магнитов, заключенных в герметический корпус, имеет участок с линейно меняющейся вдоль оси системы индукцией магнитного поля. При перемещении магнитной сборки относительно датчиков индукция магнитного поля в точке их установки изменяется и, соответственно, изменяет напряжение на выходе датчика Холла, которое регистрируется, например, цифровым вольтметром.The electronic system for measuring the accumulation of residual deformations in the layers of the road structure works according to the following principle: the magnetic system of two ring magnets enclosed in a sealed enclosure has a section with magnetic field induction linearly changing along the axis of the system. When moving the magnetic assembly relative to the sensors, the magnetic field induction at the point of their installation changes and, accordingly, changes the voltage at the output of the Hall sensor, which is recorded, for example, with a digital voltmeter.

Питание зонда осуществляется от одной свинцовой необслуживаемой аккумуляторной батареи и от стандартного порта USB переносного компьютера.The probe is powered by one lead-free maintenance-free battery and a standard USB port on a laptop computer.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, включающее измерительное устройство в виде зонда с размещенными внутри датчиками и снаружи магнитными сборками, состоящими каждая из двух кольцевых магнитов с межслойным диском, при этом зонд содержит внешнюю цельную металлическую трубку и внутреннюю металлопластиковую трубку с измерительными датчиками, в верхней части металлопластиковой трубки расположен разъем для подключения к персональному компьютеру и передачи данных, полость между измерительными датчиками и металлопластиковой трубкой заполнена кремнийорганическим компаундом.The essence of the utility model lies in the fact that the device for monitoring the accumulation of residual deformations in the elements of the road structure, including a measuring device in the form of a probe with internal sensors and external magnetic assemblies consisting of two ring magnets with an interlayer disk, the probe contains an external integral a metal tube and an inner metal-plastic tube with measuring sensors, in the upper part of the metal-plastic tube there is a connector for connecting to a personal computer and data transmission, the cavity between the measuring sensors and the plastic tube is filled with an organosilicon compound.

Техническим результатом является упрощение закладки зонда в дорожную конструкцию и уменьшение трудоемкости работ в связи с размещением разъема для подключения к персональному компьютеру и передачи данных в верхней части металлопластиковой трубки, что позволяет убрать из конструкции соединительные провода и защитный сейф на откосе насыпи. Повышение надежности и долговечности работы зонда достигается в результате использования цельной внешней металлической трубки и заливки в полость между измерительными датчиками и металлопластиковой трубкой кремнийорганического компаунда, например, «Виксинт ПК-68», который надежно защищает электронные компоненты от воздействия внешней среды. Целостность конструкции обеспечивается за счет использования новой технологии закладки зонда: поэтапным поднятием внешней металлической трубки зонда из грунта земляного полотна специальным подъемным устройством на высоту укладываемого конструктивного слоя дорожной одежды. Поднятие происходит по мере строительства слоев дорожной одежды до поверхности покрытия, после этого в металлическую трубку помещается металлопластиковая трубка с электронными компонентами и измерительными датчиками.The technical result is to simplify the laying of the probe in the road structure and reduce the complexity of work in connection with the placement of the connector for connecting to a personal computer and transmitting data in the upper part of the plastic tube, which allows you to remove the connecting wires and protective safe on the slope of the embankment. Improving the reliability and durability of the probe is achieved by using a solid external metal tube and filling the cavity between the measuring sensors and the metal-plastic tube of an organosilicon compound, for example, Vixint PK-68, which reliably protects electronic components from the external environment. The integrity of the design is ensured through the use of a new technology for laying the probe: stage-by-stage lifting of the outer metal tube of the probe from the subgrade with a special lifting device to the height of the stacked structural layer of pavement. The lifting occurs as the layers of pavement are built up to the surface of the pavement, after which a metal-plastic tube with electronic components and measuring sensors is placed in the metal tube.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема комплекса мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, фиг.2 - схема расположения основных компонентов и измерительных датчиков в зонде.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 is a diagram of a complex for monitoring the accumulation of residual deformations in road construction elements, Fig. 2 is a layout of the main components and measuring sensors in the probe.

Устройство для мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции представляет собой измерительное устройство в виде зонда с размещенными внутри измерительными датчиками и снаружи магнитными сборками и помещенного в конструкцию дорожной одежды 1. Зонд состоит из внешней цельной металлической трубки 2 и внутренней металлопластиковой трубки 3, с закрепленными в ней на специальном каркасе измерительными датчиками 4. На внешнюю металлическую трубку 2 помещенны магнитные сборки 5, состоящие из двух кольцевых магнитов 6 в металлической оболочке и межслойных дисков 7, нижний торец зонда имеет заостренную форму, свободно погружаемый в грунт, и плоский верхний торец, совмещенный с поверхностью дорожного покрытия 8 с завинченной пробкой 9, открывающий доступ к разъему 10 для подключения к персональному компьютеру. Внутренняя полость 11 между металлопластиковой трубкой 3 и электронными компонентами и измерительными датчиками 4 заполнена кремнийорганическим компаундом. Диаметр металлопластиковой трубки 3 меньше внутреннего диаметра метра металлической трубки 2 на 1 мм для свободного размещения при монтаже.The device for monitoring the accumulation of residual deformations in the elements of the road structure is a measuring device in the form of a probe with magnetic assemblies located inside the measuring sensors and outside and placed in the pavement structure 1. The probe consists of an external solid metal tube 2 and an internal metal-plastic tube 3, with fixed in it, on a special frame, by measuring sensors 4. Magnetic assemblies 5, consisting of two ring rings, are placed on an external metal tube 2 itov 6 in the metal shell and the interlayer disc 7, the lower end of the probe has a pointed shape, freely immersed in the soil, and the flat upper end integral with the pavement surface 8 with the stopper 9 screwed to accessing the connector 10 for connection to a personal computer. The internal cavity 11 between the metal-plastic tube 3 and the electronic components and measuring sensors 4 is filled with an organosilicon compound. The diameter of the metal-plastic tube 3 is less than the inner diameter of a meter of the metal tube 2 by 1 mm for free placement during installation.

Внешняя металлическая трубка 2 может быть изготовлена из титана (нержавеющая стали, латуни). Разница между диаметрами внешней и внутренней трубок составляет 1 мм. Материал и параметры конструкции выбраны с учетом требуемой прочности (изгибной), минимального влияния на процессы деформирования дорожной конструкции, магнитной прозрачности и долговечности. Зонды устанавливаются с необходимым интервалом и остаются в дорожной конструкции.The outer metal tube 2 can be made of titanium (stainless steel, brass). The difference between the diameters of the outer and inner tubes is 1 mm. The material and design parameters are selected taking into account the required strength (bending), the minimum effect on the deformation of the road structure, magnetic transparency and durability. Probes are installed at the required interval and remain in the road structure.

Межслойные металлические диски 7 выполнены в единой конструкции с магнитной сборкой 5 и нанизаны на вертикальную металлическую трубу - 2. Количество дисков 7 может быть различным и соответствует количеству слоев дорожной конструкции 1 (При необходимости межслойные диски 7 могут устанавливаться и внутри слоев). Зазор между поверхностью внешней металлической трубкой 2 зонда и внутренней поверхностью магнитной сборки 5 составляет 1 мм, он не может быть меньшим для обеспечения скольжения магнитной сборки 5 вдоль зонда, и не может быть большим для уменьшения влияния горизонтального смещения сборки 5 на величину магнитного поля в точке измерения. Внутри магнитной сборки 5 находятся кольцевые магниты 6 из сплава SmCo или NdFeB.The interlayer metal disks 7 are made in a single design with a magnetic assembly 5 and are strung on a vertical metal pipe - 2. The number of disks 7 can be different and corresponds to the number of layers of the road structure 1 (If necessary, interlayer disks 7 can also be installed inside the layers). The gap between the surface of the outer metal tube 2 of the probe and the inner surface of the magnetic assembly 5 is 1 mm, it cannot be smaller to allow the magnetic assembly 5 to slide along the probe, and cannot be large to reduce the effect of the horizontal displacement of the assembly 5 on the magnetic field at the point measurements. Inside the magnetic assembly 5 there are ring magnets 6 of a SmCo or NdFeB alloy.

Способ измерения вертикальных перемещений состоит в замере изменения уровня магнитного поля, создаваемого магнитной сборкой 5, относительно измерительного датчика 4 по мере перемещения диска 7.The method of measuring vertical displacements consists in measuring the change in the level of the magnetic field created by the magnetic assembly 5 relative to the measuring sensor 4 as the disk 7 moves.

Закладка устройства начинается с момента завершения строительства земляного полотна. Первым этапом работ является бурение скважины диаметром равным диаметру внешней металлической трубки 2 и глубиной равной длине зонда. В свою очередь длина зонда зависит от толщины дорожной одежды 1 и заглубления зонда в грунт земляного полотна. Затем в подготовленную скважину помещается внешняя металлическая трубка 2. Последующие этапы закладки совпадают с устройством слоев дорожной одежды и заключаются в поднятии зонда на высоту укладываемого слоя специальным подъемным устройством и нанизывание на внешнюю металлическую трубку 2 магнитных сборок 5 с межслойными дисками 7. Поднятие металлической трубки 2 зонда производится до поверхности дорожного покрытия 8 и затем в нее помещают металлопластиковую трубку 3 с измерительными датчиками 4.The laying of the device starts from the moment the construction of the subgrade is completed. The first stage of work is the drilling of a well with a diameter equal to the diameter of the outer metal tube 2 and a depth equal to the length of the probe. In turn, the length of the probe depends on the thickness of the pavement 1 and the penetration of the probe into the subgrade. Then, an external metal tube 2 is placed in the prepared well 2. The subsequent stages of laying coincide with the device of the pavement layers and consist in raising the probe to the height of the layer to be laid with a special lifting device and stringing 2 magnetic assemblies 5 with interlayer discs on the external metal tube 7. Raising the metal tube 2 the probe is made up to the surface of the road surface 8 and then a metal-plastic tube 3 with measuring sensors 4 is placed in it.

Измерительные датчики 4 надежно защищены от воздействия влаги что повышает их надежность и долговечность.Measuring sensors 4 are reliably protected from moisture, which increases their reliability and durability.

Устройство позволяет с высокой точностью получать сведения о перемещениях слоев дорожной конструкции и между ними в процессе эксплуатации автомобильной дороги.The device allows with high accuracy to obtain information about the movements of the layers of the road structure and between them during the operation of the road.

Claims

A device for monitoring the accumulation of residual deformations in the elements of the road structure, including a measuring device in the form of a probe with magnetic sensors placed inside and outside the sensors, each consisting of two ring magnets with an interlayer disk, characterized in that the probe contains an external solid metal tube and an internal metal-plastic tube with measuring sensors, in the upper part of the plastic tube there is a connector for connecting to a personal computer and transmitting data, the cavity between the measuring sensors and the metal-plastic tube is filled with an organosilicon compound.