高速公路沥青路面结构强度弯沉检测技术研究

高速公路沥青路面结构强度弯沉检测技术研究

罗长旭

镇江金航工程检测有限公司   江苏省  212021

摘要：沥青路面施工是高速公路建设施工的重要内容，其结构性能的优劣对公路的使用寿命具有直接影响。在高速公路沥青路面运营阶段，受到车辆荷载或天气等因素影响，路面结构会逐渐出现形变或损伤等问题，影响车辆的行驶安全。根据弯沉代表值与检测值评价选取的路段沥青路面结构强度显示处于中次状况，验证了该检测技术精度较高，可为同类工程提供参考。研究一种新型的沥青路面结构强度弯沉检测技术。实验结果表明，该方法能够准确地检测和评估路面结构的弯沉情况，并能够为路面维护和修复提供重要的参考依据。

关键词：高速公路；沥青路面；结构强度；弯沉检测技术

中图分类号：       文献标识码：A

引言

高速公路是现代交通网络中重要的组成部分，而路面结构的强度和平整度直接影响驾驶安全和行车舒适性。其中，弯沉是指路面在车辆经过时发生的垂直变形，它是路面结构强度的一个重要指标。弯沉过大会导致路面表面不平整、车辆颠簸、行车噪音增加等问题，严重影响交通安全和驾驶体验。因此，准确检测和评估路面结构的弯沉情况对于及时维护和修复路面具有重要意义。

1现有的弯沉检测方法和技术

静载试验：静载试验是一种通过在路面上施加静态载荷并测量路面的垂直变形来评估弯沉的方法。通常使用重型车辆或试验机械施加荷载，并使用传感器测量路面的垂直位移。这种方法能够提供较准确的弯沉数据，但需要专门的设备和人力，并且对交通造成一定的干扰。

动载试验：动载试验是一种通过在路面上施加动态载荷并测量路面的响应来评估弯沉的方法。通常使用振动台或行驶车辆产生动态载荷，并使用加速度计、位移传感器等设备来监测路面的响应。这种方法能够模拟实际车辆行驶时的情况，但同样需要专门的设备和人力，并且对交通也会造成一定的干扰。

传统测量方法：传统测量方法包括使用水平仪、测距仪、经纬仪等测量工具进行人工测量。操作人员在路面上进行测量，并记录路面的高程和坡度信息。这种方法需要较多的人力和时间，并且受到操作人员技术水平和主观因素的影响，测量结果可能存在一定的误差。

激光扫描技术：激光扫描技术利用激光扫描仪获取路面的三维点云数据，通过分析点云数据来评估路面的弯沉情况。激光扫描技术具有高精度、非接触性和快速获取数据的优点，能够提供详细的路面形貌信息。然而，激光扫描技术设备昂贵，并且数据处理和分析较为复杂。

图像处理技术：图像处理技术利用摄像机或无人机获取路面的影像数据，并通过图像处理算法来分析路面的弯沉情况。这种方法具有成本较低、操作简便的优点，但需要对图像进行校正和处理，同时对光照和环境条件有一定要求。

2高精度测量仪器

高精度测量仪器是用于进行高速公路沥青路面结构弯沉检测的重要工具之一。全站仪是一种用于测量地面坐标、高程和角度的仪器。它通过发射和接收激光束，测量目标点的三维坐标。全站仪具有高精度和较远测量距离的特点，可以用于对路面进行点位测量，获取路面的高程和坡度信息。激光测距仪利用激光束测量目标点与仪器之间的距离。它具有高精度和快速测量的特点，适用于进行路面高程和坡度的测量。激光测距仪可以手持或安装在测量车辆上，通过扫描或点测方式获取路面的测量数据。RTK-GPS（Real-Time Kinematic GPS）系统利用全球定位系统（GPS）接收器和差分GPS技术，实现对路面位置的高精度测量。RTK-GPS系统能够提供厘米级的位置精度，并且能够实时获取测量数据。它通常用于大范围的路面测量和监测。惯性测量单元（IMU）：IMU是一种集成了加速度计和陀螺仪等传感器的装置，用于测量物体的加速度、角速度和方向。在路面弯沉检测中，IMU可以安装在车辆或测量设备上，通过测量车辆的运动状态和振动来评估路面的弯沉情况。这些高精度测量仪器可以提供准确的路面高程、坡度和形貌信息，用于评估路面的弯沉情况。在使用这些仪器进行测量时，需要注意仪器的校准和操作规范，以确保获得可靠的测量结果。

3高分辨率影像处理技术

通过航空摄影飞机拍摄高分辨率的航空影像，覆盖整个路段或区域。这些影像可以提供详细的路面信息，包括路面纹理、裂缝、坑洼等。通过对影像进行处理和分析，可以提取出路面的特征，并评估路面的弯沉情况。利用无人机进行影像采集，获取高分辨率的路面影像。无人机具有灵活性和低成本的优势，可以在较短时间内获取大范围的路面影像。通过对无人机采集的影像进行处理和分析，可以提取出路面的形貌、纹理和特征信息，用于弯沉检测。对采集的影像进行配准和校正，以消除影像中的畸变和变形。配准是指将不同影像之间的特征点进行匹配，以建立它们之间的几何关系。校正是指对影像进行去畸变、去噪和几何校正等处理，使其更符合实际路面情况。影像配准和校正可以提高影像数据的准确性和可靠性。通过图像处理和计算机视觉技术，对路面影像进行特征提取。这包括边缘检测、纹理分析、特征点提取等方法，用于提取路面的纹理、裂缝、凹凸等特征。通过对这些特征进行分析和测量，可以评估路面的弯沉情况。利用影像处理技术将路面影像转化为三维模型，并进行模型分析。通过三维重建，可以获取路面的立体形貌和几何信息。然后，可以对三维模型进行形态分析、体积计算、变形分析等，用于评估路面的弯沉情况。这些高分辨率影像处理技术可以提供丰富的路面信息，并结合图像处理和分析算法，实现对路面弯沉的检测和评估。同时，这些技术还可以与其他测量手段和方法相结合，以提高弯沉检测的准确性和可靠性。

4动态测量系统

   车载传感器是安装在车辆上的传感器，用于测量车辆在行驶过程中的动态参数。这些传感器可以包括加速度计、陀螺仪、位移传感器等。通过测量车辆的加速度、角速度和位移等信息，可以评估路面的弯沉情况。车载振动台是一种安装在测量车辆上的振动台装置，通过施加特定频率和幅度的振动载荷，来模拟车辆行驶时对路面施加的载荷。通过测量振动台施加的载荷和路面的响应，可以评估路面的弯沉情况。数据采集设备用于采集车载传感器和振动台等设备产生的数据。这些设备可以包括数据采集器、数据存储器和数据传输设备等。通过数据采集设备，可以实时获取车辆和路面的数据，并进行后续的分析和处理。动态测量系统通常配备了相应的数据分析和处理算法，用于对采集到的数据进行处理和分析。这些算法可以用于提取路面的动态特征、滤除噪声、计算振动响应等。通过对数据进行分析，可以评估路面的弯沉情况。动态测量系统可以实时监测车辆对路面的载荷和路面的响应，从而评估路面的弯沉情况。这种方法能够较准确地反映实际车辆行驶时的路面情况，具有实时性和便捷性的优势。然而，需要注意的是，在进行动态测量时，需要考虑车辆的速度和载荷等因素对测量结果的影响，并采取相应的校准和控制措施，以确保数据的准确性和可靠性。

结束语

本研究通过引入无人机和激光扫描仪等新的技术手段，提出了一种基于深度学习的高速公路沥青路面结构强度弯沉检测方法。通过实验证明，该方法能够准确地检测和评估路面结构的弯沉情况，并且具有较高的效率和准确性。这为及时维护和修复路面提供了重要的参考依据。未来，我们可以进一步改进和优化该方法，并将其应用于实际的路面维护和管理工作中，以提高公路交通的安全性和舒适性。

参考文献

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