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基于压电智能路面的车辆动态称重技术的研究

作　者: 雷晋芳
导　师: 侯爽
学　校: 大连理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 动态称重压电智能骨料传感器压电沥青混凝土
分类号: U492.321
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国高速公路网的逐步形成和运输业的快速发展,车辆超限超载现象日益加剧,车辆超限超载给我国公路建设、交通安全和综合经济效益带来巨大的影响。车辆动态称重技术正逐步取代静态称重技术,对交通管理起到越来越重要的作用。虽然现有车辆动态称重系统所采用的传感器具有优良的动态性能、较高的准确度和较好的耐久性,但其造价及维护费用昂贵,技术复杂,难以在我国公路网中,尤其是低等级的公路和桥梁中普遍推广。本文提出了一种基于压电智能路面的车辆动态称重技术。该技术具有造价低廉、易于实施的特点。该技术采用压电式传感器原理,将利用压电陶瓷片、环氧树脂和大理石制作的压应力传感器—压电智能骨料合理阵列化,埋入路面面层,与路面形成整体来实现对动态车辆轴重的测量。本文主要从以下三个方面展开研究。(1)基于压电智能骨料的结构特点和测量原理,分析了压电智能骨料用于车辆动态荷载监测的可行性。(2)提出了一种基于压电智能骨料的沥青混凝土路面动态应力测量方法。该方法是将压电智能骨料埋置于混凝土路面中,通过建立压电智能骨料的输出与动态荷载的关系实现应力测量。通过在试验室内模拟真实车路作用的情况,对埋入沥青混凝土的压电智能骨料在不同频率的动态荷载作用下的反应与灵敏度做了分析标定,结合ABAQUS有限元数值模拟给予了验证,并通过模拟进一步分析沥青混凝土弹模变化对压电智能骨料输出灵敏度的影响。(3)通过压电智能骨料阵列化后形成的压电智能路面对行驶车辆进行了现场测量。分别探讨了压电智能骨料阵列在不同路面结构层中受到车辆荷载的响应。分析了不同车型不同轴重的车辆经过压电智能路时,各通道压电智能骨料输出压应力信号的特征；对比了不同车速下,各通道压电智能骨料灵敏度的变化幅度,并结合ABAQUS有限元数值模拟给予了验证；初步探究了获得车辆总重的算法,并进行了初步估算。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-37
  1.1 本文的研究背景和意义  9-12
  1.2 车辆动态称重技术的研究状况  12-14
    1.2.1 国外的研究状况  12-13
    1.2.2 国内的研究状况  13-14
  1.3 车辆动态称重的相关规范  14-16
  1.4 车辆动态称重技术综述  16-35
    1.4.1 车辆动态称重传感器  16-25
    1.4.2 车辆动态称重系统的影响因素  25-33
    1.4.3 本文的技术方案和相关影响因素  33-35
  1.5 本文研究的主要内容  35-37
2 压电式传感器——压电智能骨料  37-41
  2.1 压电智能骨料的组成  37-38
  2.2 压电智能骨料的测量原理  38-40
  2.3 本章小结  40-41
3 基于压电智能骨料的沥青混凝土块动态荷载监测  41-52
  3.1 埋入SA的AC块体动态加载试验  41-46
    3.1.1 AC块体制备  41-42
    3.1.2 荷载设计  42-43
    3.1.3 试验布置  43-44
    3.1.4 试验结果分析  44-46
  3.2 有限元模拟  46-51
  3.3 本章小结  51-52
4 基于压电智能路面的车辆动态称重  52-72
  4.1 压电智能路面设计  52
  4.2 压电智能路面的现场测试——基层中埋置传感器  52-64
    4.2.1 试验方案  52-53
    4.2.2 压电智能路面的形成及测试  53-55
    4.2.3 试验结果分析  55-61
    4.2.4 有限元模拟  61-64
  4.3 压电智能路面的现场测试——沥青层中埋置传感器  64-70
    4.3.1 试验方案  64
    4.3.2 压电智能路面的形成及测试  64-66
    4.3.3 试验结果分析  66-70
  4.4 本章小结  70-72
结论  72-74
参考文献  74-76
攻读硕士学位期间发表学术论文情况及其它成果  76-77
致谢  77-78

基于压电智能路面的车辆动态称重技术的研究

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