基于分布式光纤的混凝土路面振动场感知与解析

作     者：曾孟源 赵鸿铎 边泽英 李琛琛 吴荻非 ZENG Meng-yuan;ZHAO Hong-duo;BIAN Ze-ying;LI Chen-chen;WU Di-fei

作者机构：同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 苏黎世联邦理工学院土木工程系苏黎世苏黎世8093 亚琛工业大学道路工程研究所北莱茵-威斯特法伦亚琛52074 

基　　金：国家自然科学基金项目(51978520,52008309) 国家留学基金项目(202006260145) 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2022年第35卷第7期

页      码：78-90页

摘      要：感知并解析路面振动可为智能车路系统提供健康诊断、定位循迹、风险预警等多功能服务,有效驱动路面智能化。通过优化分布式光纤器件设计与阵列布设,研发了水泥混凝土路面振动分布式感知系统;利用短时能量分析、功率谱分析等构建了振动时间-空间特征、频域-空间特征的场式表达方法;基于短时能量时空场、功率谱频空场,提出了水泥混凝土路面振动时空响应特征、全局频域特征的变维度解析方法;并于同济大学足尺试验场进行实测验证。结果表明:(1)荷载位置显著影响短时能量时空场,短时能量峰值坐标能灵敏地反映荷载位置变化,且相比线形光缆,由光纤环阵列组成的感知系统具有更高的空间分辨率(0.35 m);(2)相同荷载激振下,振动分布式感知系统与商用高精度加速度计测试结果相近(频峰识别误差小于1 Hz,空间振型置信度大于0.9),且在多点重复测试下具有较高稳定性;(3)面板模量显著影响功率谱频空场,模量越大前4阶频率越大,且增幅随阶次增高而愈发显著,该实测现象与理论分析吻合,且在6块板内测得相同趋势。该振动分布式感知系统能够准确、稳定地感知路面振动场时间、空间、频域信息;振动场变维度解析方法能够有效、可靠地解析时空响应特征、全局频域特征。

主 题 词：道路工程 感知 分布式光纤 振动场 水泥混凝土路面 

学科分类：0711[理学-心理学类] 1002[医学-临床医学类] 1001[医学-基础医学] 08[工学] 0814[工学-地质类] 0701[理学-数学类] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.07.006

馆 藏 号：203113542...