光纤光栅传感器在路基冲击碾压监测中的应用

发布时间：2017-06-14 17:03

  本文关键词：光纤光栅传感器在路基冲击碾压监测中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在道路工程中,路基压实度是决定道路修筑质量和使用寿命的重要因素。目前,冲击碾压施工方法被广泛应用于路基压实处理中,但其现场试验监测的手段还很不足,路基填料的松铺厚度和合理的碾压遍数经常依靠经验确定,很容易造成路基压实度不达标或者资源浪费。因此,亟需一种性能稳定、数据可靠的手段,为正确指导施工,保证路基的压实效果提供数据支持。光纤光栅(FBG)传感器适应性强,灵敏度高,可以满足道路工程的监测要求。针对路基实际工作环境的特点,本文采用由土工塑料格栅封装的光纤光栅传感器,对冲击碾压过程中路基的响应和变化情况进行实时监测。在实际工程中的应用证明,此种封装方式不但能有效保护光纤光栅,而且可以很好地实现传感器和路基土体的协同变形,所测数据具有较高的可靠性和准确度。利用所制作的光纤光栅传感器,在沈阳一四平高速公路改扩建工程中,对试验路段高填方路基的冲击碾压过程进行了试验研究。通过整理分析所采集的数据,推算出了压路机的冲击力,并得出以下结论：土工塑料格栅封装的光纤光栅传感可以对路基的冲击碾压过程进行有效的实时动态监测,且灵敏度较高。利用光纤光栅传感器不但可以实时监测冲击压路机的行驶速度,而且可以确定合理的冲击碾压遍数。最后,利用ABAQUS有限元软件对冲击碾压过程进行了模拟。根据实际情况设定材料参数和边界条件,建立模型,计算碾压轮行进一周的过程中路基产生的应力应变,并将模拟结果与传感器实测结果对比分析,验证了传感器数据的有效性。
【关键词】：路基监测 冲击碾压 光纤光栅传感器 冲击碾压遍数 ABAQUS
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 道路工程中的路基压实问题9-10
• 1.1.2 目前冲击碾压法施工现场监测手段的不足10-11
• 1.1.3 利用光纤光栅传感器监测冲击碾压施工的可行性11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文的研究内容和技术路线13-15
• 2 冲击碾压技术15-20
• 2.1 目前公路建设中的路基加固处理方法15-17
• 2.2 冲击碾压法的压实作用原理17-18
• 2.3 冲击压路机的冲击能量18
• 2.4 冲击碾压法施工效果的影响因素18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 光纤光栅传感器的原理与制作标定过程20-31
• 3.1 FBG传感器的工作原理20-22
• 3.2 FBG传感器在土木工程领域的应用与发展22-23
• 3.3 封装方法的选择23-25
• 3.4 传感器的制作与标定25-30
• 3.4.1 应变传感器的制作过程25-28
• 3.4.2 温度传感器的制作过程28-30
• 3.4.3 FBG传感器的标定30
• 3.5 本章小结30-31
• 4 光纤光栅传感器的埋设和数据采集处理31-50
• 4.1 工程概况31-32
• 4.2 传感器的埋设与数据采集32-34
• 4.3 数据的整理分析34-43
• 4.4 冲击力的计算43-46
• 4.5 压路机行驶速度的测算46-48
• 4.6 合理碾压遍数的确定48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 5 有限元模拟50-57
• 5.1 模型的建立50-52
• 5.2 结果分析52-54
• 5.3 模拟结果与实测结果的对比54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-58
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

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