一种机场刚性道面接缝传荷能力在线评估方法

1.本发明涉及机场道面工程领域，尤其是涉及一种机场刚性道面接缝传荷能力在线评估方法。


背景技术：

2.接缝是机场水泥混凝土道面较为为薄弱的部位，接缝的传荷能力对于道面结构设计、结构性能评价和接缝病害防治都具有重要意义。传统评价接缝传荷能力是采用hwd设备检测邻板的弯沉，规范要求5年/次的检测频率，频率低导致机场人员无法及时掌握接缝传荷能力情况，进而导致难以科学合理地制定年度养护计划。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了提供一种机场刚性道面接缝传荷能力在线评估方法，提高接缝传荷能力评估的实时性和精确性，解决弯沉频率低导致机场人员无法及时掌握接缝传荷能力的问题。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种机场刚性道面接缝传荷能力在线评估方法，包括以下步骤：
6.s1、布设加速度计；
7.s2、将加速度计固定在机场刚性道面水泥混凝土板的板边；
8.s3、基于光纤光栅解调仪对接缝两侧的邻板的两个加速度计的测量数据进行解调，得到动态荷载作用下板边振动位移数据；
9.s4、基于板边振动位移数据计算左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大值，并对板边振动位移数据进行筛选，基于筛选后的数据按照空间位置和时间窗口进行匹配，记录飞机通过事件；
10.s5、删除所有未成对的飞机通过事件对应的数据，保留飞机通过事件完整的数据对；
11.s6、基于保留的数据对实时计算接缝挠度传荷能力；
12.s7、基于评价标准评估接缝挠度传荷能力所处的能力等级。
13.所述加速度计的纵向布设位置满足加速度计不裸露于道面表面且能感知混凝土板的振动两个条件。
14.所述加速度计布设在距离顶面2cm的位置。
15.在平面上，加速度计位于代表机型的主轮迹上，当飞机动态荷载经过时激发加速度计的动力响应。
16.所述加速度计采用钢筋支架的形式固定。
17.所述基于光纤光栅解调仪对接缝两侧的邻板的两个加速度计的测量数据进行解调具体为对加速度计的测量数据进行两次积分处理。
18.所述基于板边振动位移数据计算左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大
值具体为：寻找接缝左边道面板的振动位移最大值max(l1)，记录对应的时刻t1，此时接缝右边板的振动位移为l2(t1)；经过短时片刻δt后，飞机轮胎从左边板行驶至右边板，右边板振动位移将达到最大值max(l2)，记录对应的时刻t2，t2＝t1+δt，此时接缝左边板的振动位移为l1(t2)。
19.判断左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大值是否满足max(l)》l
t
，若满足，则保留，否则删除，完成对板边振动位移数据的筛选，其中l
t
为预配置的位移阈值。
20.当满足短时片刻δt＝t
2-t1《0.5s时，记为一个飞机通过事件。
21.所述接缝挠度传荷能力lte
δ
的计算方法为：
[0022][0023]
其中，lte
δ1
为左边板的传荷能力，lte
δ2
为右边板的传荷能力。
[0024]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0025]
本发明通过合理的布设加速度计，能够及时、准确的感知混凝土板的振动，并利用光纤光栅解调仪实现实时的振动信号解析，从而能够实时的计算接缝挠度传荷能力并评价其能力等级，解决了现有技术存在的弯沉频率低导致机场人员无法及时掌握接缝传荷能力的问题，大大提高了监测频率，使得结构服役性能的下降更早发现，能够帮助养护部门及时掌握接缝性能，科学合理地制定年度养护计划。
附图说明
[0026]
图1为本发明的方法流程图；
[0027]
图2为轮载作用在接缝边缘的道面结构力学响应示意图；
[0028]
图3为加速度计在剖面上的布设位置示意图；
[0029]
图4为传感器固定示意图；
[0030]
图5为接缝挠度传荷能力的计算参数确定方法示意图。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0032]
本实施例提供一种机场刚性道面接缝传荷能力在线评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0033]
s1、布设加速度计。
[0034]
轮载作用在接缝边缘的道面结构力学响应示意图如图2所示。
[0035]
在飞机动态荷载作用下，为确保加速度计可感知混凝土板的振动，同时也考虑到加速度计不裸露于道面表面，将加速度计布设距离顶面2cm的位置。
[0036]
在平面上，收集当前新建机场航班资料，考虑预计航线采用机型，根据主要机型的主起落架轮距，在平面上将加速度计布置在代表机型的主轮迹附近，使得加速度计位于代
表机型的主轮迹上，当飞机动态荷载经过时激发加速度计的动力响应。
[0037]
表1展示了常用飞机机型的主起落架轮距。
[0038]
表1常用飞机机型的主起落架轮距
[0039][0040][0041]
本实施例对某国际机场飞行区跑道欲埋设加速度计，前期通过新建机场航班资料，考虑预计航线采用机型主要为a320，刚性道面板尺寸为5m*5m*0.4m。在平面上将加速度计布置在距离轮迹中线4.475m处，即距板边52.5cm处，当飞机动态荷载经过时，可激发加速度计的动力响应，如图3所示。
[0042]
s2、将加速度计采用钢筋支架的形式固定在机场刚性道面水泥混凝土板的板边，如图4所示。
[0043]
s3、基于光纤光栅解调仪对接缝两侧的邻板的两个加速度计的测量数据进行解调，具体解调方法为对加速度计的测量数据进行两次积分处理，得到动态荷载作用下板边振动位移数据，不存在延时情况。
[0044]
加速度计的技术参数如表2所示。
[0045]
表2加速度计技术参数
[0046]
技术指标参数量程
±
10g分辨率100ug频响范围0.5～400hz常温工作温度-45～80℃传输距离≧5km外形尺寸≤25mm
×
25mm
×
40mm
[0047]
在解调仪中对加速度计采集的信号按照60s为时间间隔存储并对加速度数据进行二次积分，得到板体的振动位移，即接缝两侧的振动位移-时间曲线：
[0048][0049]
式中：
[0050]
t0——激励信号起始时刻；
[0051]
a(t)——t时刻时传感器的加速度值；
[0052]
δa(t)——t时刻时传感器的加速度误差项，为线性函数，即δa(t)＝k1t+k0，其中，k1,k0由下式决定：
[0053][0054]
式中：
[0055]
te——激励信号结束时刻。
[0056]
s4、基于板边振动位移数据计算左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大值，并对板边振动位移数据进行筛选，基于筛选后的数据按照空间位置和时间窗口进行匹配，记录飞机通过事件。
[0057]
s5、删除所有未成对的飞机通过事件对应的数据，保留飞机通过事件完整的数据对。
[0058]
所述基于板边振动位移数据计算左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大值具体为：寻找接缝左边道面板的振动位移最大值max(l1)，记录对应的时刻t1，此时接缝右边板的振动位移为l2(t1)；经过短时片刻δt后，飞机轮胎从左边板行驶至右边板，右边板振动位移将达到最大值max(l2)，记录对应的时刻t2，t2＝t1+δt，此时接缝左边板的振动位移为l1(t2)，如图5所示。
[0059]
判断左边板振动位移最大值和右边板振动位移最大值是否满足max(l)》l
t
，若满足，则保留，否则删除，完成对板边振动位移数据的筛选，其中l
t
为预配置的位移阈值。
[0060]
当满足短时片刻δt＝t
2-t1《0.5s时，记为一个飞机通过事件。
[0061]
s6、基于保留的数据对实时计算接缝挠度传荷能力。
[0062]
所述接缝挠度传荷能力lte
δ
的计算方法为：
[0063][0064]
其中，lte
δ1
为左边板的传荷能力，lte
δ2
为右边板的传荷能力。
[0065]
s7、基于评价标准评估接缝挠度传荷能力所处的能力等级。
[0066]
本实施例按照mh/t 5024-2019民用机场道面评价管理技术规范，设定评价标准如
表3所示。
[0067]
表3接缝传荷能力评价标准
[0068]
评定等级好中次差lte
δ
(％)》8080～5655～31《31
[0069]
根据步骤s6中计算得到的接缝挠度传荷能力和表3即可确定接缝挠度传荷能力所处的能力等级。
[0070]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。