КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОНИТОРИНГА НАКОПЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к области мониторинга автомобильных дорог в процессе их эксплуатации, в частности к наблюдению за накоплением остаточных и обратимых деформаций в земляном полотне и конструктивных слоях дорожной одежды.
Известны аналоги, предназначенные для замера вертикального перемещения покрытия автомобильной дороги, такие как, длиннобазовый рычажный прогибомер модели КП-204 (ОДН 218.1.052-2002 Оценка прочности нежестких дорожных одежд, п.2.4.4.), состоящий из пространственной трубчатой фермы, индикатора.
Данный прибор имеет следующие недостатки.
Механическая часть прибора не позволяет производить замеры деформаций внутри конструктивных слоев дорожной одежды и грунте земляного полотна. Прибор не позволяет регистрировать обратимые деформации дорожной конструкции в реальных условиях ее эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является устройство для определения накопления деформаций и ползучести различных материалов в лабораторных условиях, например, цементобетона (ГОСТ 24544-81* Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести. (Пружинное устройство для определения деформаций ползучести, п.2.3. Черт.5) или асфальтобетона, включающее стойки, траверсы, гидравлический домкрат, пружины, измерительное устройство.
Данный прибор имеет следующие недостатки.
Прибор не позволяет проводить исследование кинетики накопления остаточных деформаций в конструктивных слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна в реальных условиях эксплуатации дороги.
Задачей полезной модели является разработка способа автоматизированного мониторинга накопления остаточных деформаций непосредственно в элементах дорожной конструкции и устройства для его реализации.
Особенностью автоматизированного мониторинга дорожных конструкций является учет влияния фактора времени, т.е. изменение расчетных характеристик материалов в течение срока эксплуатации под совместным действием многократных нагружений и природных факторов.
Комплекс состоит из измерительного устройства в виде зонда, установленного в дорожной конструкции и автоматического регистрирующего устройства, находящегося вне дорожной конструкции. Принцип измерения вертикальных перемещений состоит в замере изменения уровня магнитного поля, создаваемого магнитной сборкой. Уровень магнитного поля меняется по мере перемещения межслойного диска совместно с кольцевыми магнитами относительно чувствительного элемента.
Конструкция измерительного зонда - сборная, для обеспечения его поэтапного монтажа в процессе строительства дорожной одежды по мере устройства каждого конструктивного слоя. Длина каждого сегмента вертикальной трубки соответствует толщине конструктивного слоя. Место сочленения сегментов вертикальной трубки должно быть ниже на несколько сантиметров от поверхности каждого слоя в уплотненном состоянии.
Через определенный промежуток времени (от недели до месяца), зависящий от периодичности измерений необходимо производить замену аккумуляторной батареи. Считывание накопленной информации с регистрирующего устройства производится при помощи переносного компьютера, подключаемого кабелем связи к соответствующему разъему регистрирующего устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что комплекс автоматизированного мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, включающий измерительное устройство, при этом в конструкции дорожной одежды установлено измерительное устройство в виде зонда состоящего из металлической вертикальной трубки с размещенными внутри датчиками и снаружи магнитными сборками, состоящими каждая из двух кольцевых магнитов с межслойным диском и регистрирующим устройством, соединенными передающим проводом при помощи подвижного сочленения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема комплекса автоматизированного мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции, фиг.2 - магнитная сборка, фиг.3 - магнитная сборка в разрезе.
Комплекс автоматизированного мониторинга накопления остаточных деформаций в элементах дорожной конструкции представляет собой измерительное устройство в виде зонда 1 состоящего из сборной металлической вертикальной трубки, установленного в конструкцию дорожной одежды с размещенными внутри датчиками. На нем установлены магнитные сборки 2, состоящие из двух кольцевых магнитов в металлической оболочке 3 и межслойных дисков 4.
Подвижное сочленение 5 соединяет вертикальную трубку-зонд с регистрирующим устройством 6, установленным вне дорожной конструкции, например, на откосе электрическим кабелем 7, помещенным в горизонтальной трубе, проходящей через земляное полотно 8 и дорожную одежду 9.
Пример: зонд 1, устанавливается в конструктивные слои дорожной одежды, а автоматическое регистрирующее устройство 6, находится вне дорожной конструкции. В качестве автоматического регистрирующего устройства может быть использовано любое устройство, способное принимать данные в цифровом виде в последовательном формате и записывать их, например компьютер с преобразователем уровней сигналов для СОМ порта (с уровней КМОП в RS 232). Зонд 1 состоит из сборной вертикальной металлической тонкостенной трубы, имеющей заостренный нижний торец, свободно погружаемый в грунт, и плоский верхний торец, совмещенный с поверхностью дорожного покрытия 9. Наружный диаметр трубы 20 мм, материал - титан (нержавеющая сталь, латунь), толщина стенок 2-4 мм. Материал и параметры конструкции выбраны с учетом требуемой прочности (изгибной), минимального влияния на процессы деформирования дорожной конструкции, магнитной прозрачности и долговечности. Зонды 1 устанавливаются с необходимым интервалом и остаются в дорожной конструкции.
Внутри зонда 1 на специальном каркасе устанавливаются чувствительные элементы и необходимая электроника для измерения и предварительной обработки информации. Вертикальная труба-зонд 1 специальным подвижным сочленением 5 связана с горизонтальной трубой, по которой электрический кабель 7 для питания и связи
выходит в установленное на откосе автоматическое регистрирующее устройство 6.
Межслойные металлические диски 4 выполнены в единой конструкции с магнитной сборкой 2 и нанизаны на вертикальную трубу-зонд 1. Количество дисков 4 может быть различным и соответствует количеству слоев дорожной конструкции. (При необходимости межслойные диски могут устанавливаться и внутри слоев). Зазор между поверхностью трубы-зонда 1 и внутренней поверхностью магнитной сборки 2 составляет 1 мм, он не может быть меньшим для обеспечения скольжения магнитной сборки 2 вдоль трубы-зонда 1, и не может быть большим для уменьшения влияния горизонтального смещения сборки 2 на величину магнитного поля в точке измерения. Внутри магнитной сборки 2 находятся кольцевые магниты 3 из сплава SmCo или NdFeB.
Способ измерения вертикальных перемещений состоит в замере изменения уровня магнитного поля, создаваемого магнитной сборкой 2. Уровень магнитного поля меняется по мере перемещения диска 4 относительно чувствительного элемента. Полученная информация хранится в электронном виде в регистрирующем устройстве 6 и ее считывают с необходимой периодичностью
Технический результат: метод позволяет с высокой точность получать сведения о перемещениях внутри слоев дорожной конструкции и между ними.