[发明专利]一种机场道面结构健康状态智能监测装置及评价方法

权利要求书

1.一种机场道面结构健康状态智能监测装置的评价方法，该装置包括数据处理装置、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、无线传输装置、供电装置、应变片、温度传感计、骨架、传感元件、外结构；所述的骨架成方形结构，骨架内设有供电装置、数据处理装置、三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、无线传输装置；

所述的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计、应变片、温度传感计分别连接数据处理装置，数据处理装置与无线传输装置相连；无线传输装置将所获得的数据输送至外部终端；

所述骨架的顶面设有应变片及温度传感计，所述骨架的侧面分别设有应变片，所述骨架设有应变片的端面外侧还设有传感元件；所述骨架置于外结构内；

由若干个监测装置形成监测组，该监测组为多个，多个所述的监测组分别置于机场道面中飞机前轮荷载面，机场道面中飞机两侧主轮荷载面，机场道面靠近边缘处；

其特征在于：步骤如下：

步骤一、通过机场路面不同位置的监测组中的单个监测装置所监测的数据；

通过如下公式计算得到道面结构的疲劳开裂指标及道面结构的车辙破坏指标；

式中、D_f为道面结构的疲劳开裂指标，D_r为道面结构的车辙破坏指标，ε_t是沥青层底部的纵向拉应变,E为待测结构层的模量，RD为待测结构层的预估车辙深度，ε_z为待测结构层的竖向应变，k为深度影响因子，h'为待测结构层的厚度，T为传感器测得结构层温度，θ为该传感装置沿x、y、z方向转角的平均值；

当疲劳破坏因子D_f和车辙破坏因子D_r达到1时，即认为结构失效，即通过这两个指标的变化来对道面结构健康状况做出实时科学评价；

步骤二、基于机场道路中不同位置的监测组中的传感装置获取的该处道面结构内部的运动及受力状况，建立CEM道面结构健康状态智能预测模型；

步骤三、通过CEM方法对道面结构健康状态智能预测模型进行假设：道面结构中任一点的运动或受力情况ψ(x,y,z)通过可用不用位置的监测组的传感装置获取的受力及运动情况以结合随机误差R(x,y,z)及监测的应力或运动数据的属性期望值C(x,y,z)表达式如下：

ψ(x,y,z)＝c(x,y,z)+R(x,y,z)；

步骤四、采用CEM方法对道面结构健康状态智能预测模型计算，根据n个有限数量的传感装置获取的受力及运动情况[(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),...,(x_n,y_n,z_n)]预估宏观道面结构内任意未知点(x₀,y₀,z₀)处的道面结构健康状态，从而对整个道面结构的健康状态做出评价。

2.根据权利要求1所述的机场道面结构健康状态智能监测装置的评价方法，其特征在于：所述步骤一中疲劳开裂指标及道面结构的车辙破坏指标如下：

所述沥青层底部的纵向拉应变通过下式得到：

其中，ε_x和ε_y可通过传感器直接测得，分别为沿x和y方向的应变值；

所述待测结构层的模量通过下式得到：

其中，σ_z和ε_z分别为传感器测得的沿z方向的应力和应变值；

所述待测结构层的预估车辙深度通过下式得到：

RD＝ε_p·h'，

其中，ε_p为待测结构测竖向塑性变形；N_r轮载作用次数。