瀝青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置制造方法
【專利摘要】一種瀝青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置，采用了加熱板對待測試件進行均勻加熱，通過液壓油缸對待測試件施加壓力，通過計算機控制進風(fēng)扇、排風(fēng)扇和加熱板使試驗時溫度呈正弦曲線變化，并通過埋設(shè)在待測試件內(nèi)部的應(yīng)力傳感器記錄待測試件內(nèi)部各點在荷載和溫度變化下的應(yīng)力變化。本實用新型結(jié)構(gòu)合理、測試精度高、測試穩(wěn)定性好，試驗方法步驟明確、操作簡單、自動化程度高。
【專利說明】瀝青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于對新建路面和已完成的路面測試應(yīng)力的設(shè)備或裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]浙青混合料是路面鋪設(shè)中最常用的面層材料，直接承受行車荷載的重復(fù)作用。同時，浙青混合料是一種溫度敏感性材料，其性能嚴(yán)重依賴于環(huán)境溫度。當(dāng)外界環(huán)境的變化時，路面內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定熱流，構(gòu)成了路面結(jié)構(gòu)的溫度場。在周期性變化的溫度場作用下，浙青路面內(nèi)部將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，再加上行車荷載的反復(fù)作用，當(dāng)基層整體強度較低時，在面層底部將出現(xiàn)較大的彎拉應(yīng)力，如果浙青路面內(nèi)部已經(jīng)存在一些微觀的缺陷或疲勞損傷累積，當(dāng)應(yīng)力超過材料的疲勞極限時，就會發(fā)生疲勞開裂破壞。因此，研究浙青路面結(jié)構(gòu)的強度及疲勞特性，必須同時考慮行車荷載和環(huán)境溫度變化的耦合作用。
[0003]國內(nèi)外對工程中熱彈耦合問題進行了廣泛的研究，主要方法有Laplace變換法、攝動法、有限元法、利用熱彈性位移勢和Love位移函數(shù)求解耦合問題。比如利用Laplace變換求解一維浙青路面溫度場和變形場的耦合問題，利用有限元法對浙青路面溫度場和溫度應(yīng)力進行數(shù)值模擬；當(dāng)涉及到多物理場時，使耦合問題更加復(fù)雜化，比如考慮循環(huán)溫度荷載作用下飽和多孔介質(zhì)的熱-水-力耦合響應(yīng)，流動-傳熱-變形耦合問題，高溫混凝土中熱-濕-氣-力學(xué)耦合過程等。除此之外，隨著工程實際應(yīng)用的材料越來越多樣化，耦合問題不僅限于線彈性材料，在廣度方面，粘彈性、彈塑性和粘彈塑性等材料也存在耦合問題，比如考慮熱粘彈性特性，浙青罩面層內(nèi)溫度應(yīng)力場問題，考慮彈塑性的固結(jié)耦合問題等。
[0004]現(xiàn)有對于路面載荷溫度耦合作用耦合效應(yīng)的評價大多使用有限元法進行模擬分析，并不能較好的實測并量化路面載荷溫度耦合效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于為浙青路面提供了一種測試精度高、測試穩(wěn)定性好、操作簡單、自動化程度高的浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置。
[0006]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]在隔溫箱底部的試件臺兩側(cè)分別設(shè)置左支架和右支架，安裝有液壓油缸的懸臂梁的一端設(shè)置在左支架上、另一端設(shè)置在右支架上，液壓油缸的活塞桿下表面設(shè)置有壓板，壓板下表面設(shè)置有加熱板，試件臺上設(shè)置有上表面敞口的用于盛放待測試件的試件盛裝盒，待測試件中埋設(shè)有應(yīng)力傳感器，隔溫箱左側(cè)面設(shè)置排風(fēng)扇、右側(cè)面設(shè)置進風(fēng)扇，隔溫箱右側(cè)內(nèi)設(shè)置有電子溫度計，隔溫箱外部設(shè)置有電磁閥、可變電阻、可編程控制器和計算機。
[0008]本實用新型的待測試件中埋設(shè)的應(yīng)力傳感器有9?16個，應(yīng)力傳感器以上下分3層，層間隔4cm?6cm,每層橫向排列3?4個、縱向排列3?4個,均勻排列在待測試件內(nèi)部。
[0009]本實用新型的待測試件中埋設(shè)的應(yīng)力傳感器最佳有12個，應(yīng)力傳感器以上下分3層，層間隔最佳為5cm,每層橫向最佳排列3個、縱向排列4個,均勻排列在待測試件內(nèi)部。
[0010]本實用新型提供的浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置采用了加熱板對待測試件進行均勻加熱，通過液壓油缸對待測試件施加壓力，通過計算機控制進風(fēng)扇、排風(fēng)扇和加熱板對待測試件施加呈正弦曲線變化的溫度，并通過埋設(shè)在待測試件內(nèi)部的應(yīng)力傳感器記錄待測試件內(nèi)部各點在荷載和溫度變化下的應(yīng)力變化。本實用新型實驗裝置結(jié)構(gòu)合理、測試精度高、測試穩(wěn)定性好，試驗方法步驟明確、操作簡單、自動化程度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步說明，但本實用新型不局限于下述的實施方式。
[0013]實施例1
[0014]在圖1中，本實施例的浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置由懸臂梁1、液壓油缸
2、壓板3、進風(fēng)扇4、可變電阻5、可編程控制器6、電子溫度計7、右支架8、計算機9、應(yīng)力傳感器10、隔溫箱11、左支架12、試件臺13、試件承裝盒14、排風(fēng)扇15、加熱板16、電磁閥18聯(lián)接構(gòu)成。
[0015]在隔溫箱11內(nèi)底部放置有試件臺13，試件臺13上左側(cè)用螺紋緊固連接件固定連接有左支架12，試件臺13上右側(cè)用螺紋緊固連接件固定連接有右支架8，懸臂梁I的左端用螺紋緊固連接件固定連接在左支架12上，懸臂梁I的右端用螺紋緊固連接件固定連接在右支架8上，懸臂梁I中部用螺紋緊固連接件固定連接有液壓油缸2，液壓油缸2的活塞桿下端用螺紋緊固連接件固定連接有壓板3，壓板3下表面粘貼有加熱板16，加熱板16通過導(dǎo)線與可編程控制器6相連。試件臺13上還放置有試件盛裝盒14，試件盛裝盒14為上表面敞口容器，試件盛裝盒14用于放置待測試件17，待測試件17中鋪設(shè)有12個應(yīng)力傳感器
10,應(yīng)力傳感器10在待測試件17中分三層排布、層間距5cm、每層橫向排列3個、縱向排列4個，均勻排列，應(yīng)力傳感器10通過導(dǎo)線與計算機9相連。加熱板16下表面與試件盛裝盒14的上邊緣以及待測試件17上表面接觸，實驗需要加溫時通過加熱板16對待測試件17進行直接加熱。隔溫箱11上部用螺紋緊固連接件固定連接安裝有電磁閥18，電磁閥18與可編程控制器6和計算機9通過導(dǎo)線連接，由可編程控制器6根據(jù)計算機9中事先設(shè)定的程序控制電磁閥18電源的接通、斷開和開合大小。隔溫箱11左側(cè)面上用螺紋緊固連接件固定連接安裝有排風(fēng)扇15，隔溫箱11右側(cè)面上用螺紋緊固連接件固定連接安裝有進風(fēng)扇4，進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15通過導(dǎo)線與可變電阻5相連，可變電阻5通過導(dǎo)線與可編程控制器6相連，當(dāng)實驗需要降溫時，計算機9向可編程控制器6輸入控制信號，用可編程控制器6控制控制接通進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15的電源，使隔溫箱11內(nèi)通風(fēng)降溫，通過調(diào)節(jié)可變電阻5中電阻的大小可以調(diào)節(jié)進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15的轉(zhuǎn)速。隔溫箱11右側(cè)面內(nèi)部用螺紋緊固連接件固定連接安裝有電子溫度計7，電子溫度計7通過導(dǎo)線與計算機9相連，電子溫度計7測試隔溫箱11內(nèi)的溫度并將測得的數(shù)字信號輸送給計算機9，計算機9按照事先設(shè)定的程序進行計算，通過可編程控制器6控制進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15以及加熱板16的電源。[0016]試驗時，計算機9中事先設(shè)定的程序通過可編程控制器6接通電磁閥18的電源啟動液壓油缸2，液壓油缸2對壓板3施加向下的壓力，對放置在試件盛裝盒14中的待測試件17加載力，通過可編程控制器6控制加熱板16的電源，對待測試件17進行加熱，電子溫度計7測試隔溫箱11內(nèi)的溫度后將數(shù)字信號輸送給計算機9，計算機9按照預(yù)先設(shè)定的程序進行計算，當(dāng)溫度過高時，通過可編程控制器6開啟進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15的電源并通過可變電阻5調(diào)節(jié)進風(fēng)扇4和排風(fēng)扇15的轉(zhuǎn)速；當(dāng)溫度較低時，計算機9通過可編程控制器6開啟加熱板16的電源。通過應(yīng)力傳感器10記錄待測試件17在荷載溫度作用下的力信號變化，應(yīng)力傳感器10將所接收到的力信號轉(zhuǎn)換成電信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過導(dǎo)線傳輸至計算機9，計算機9按照事先設(shè)定的程序進行運算繪制出應(yīng)力隨時間的變化曲線，分析浙青混合料試件的荷載溫度結(jié)構(gòu)耦合作用。
[0017]實施例2
[0018]試件臺13上還放置有試件盛裝盒14，試件盛裝盒14為上表面敞口容器，試件盛裝盒14用于放置待測試件17，待測試件17中鋪設(shè)有12個應(yīng)力傳感器10，應(yīng)力傳感器10在待測試件17中分三層排布、層間距5cm、每層橫向排列4個、縱向排列3個,均勻排列,應(yīng)力傳感器10通過導(dǎo)線與計算機9相連。
[0019]其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系、工作原理與實施例1相同。
[0020]實施例3
[0021]試件臺13上還放置有試件盛裝盒14，試件盛裝盒14為上表面敞口容器，試件盛裝盒14用于放置待測試件17，待測試件17中鋪設(shè)有9個應(yīng)力傳感器10，應(yīng)力傳感器10在待測試件17中分三層排布、層間距4cm、每層橫向排列3個、縱向排列3個,均勻排列,應(yīng)力傳感器10通過導(dǎo)線與計算機9相連。
[0022]其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系、工作原理與實施例1相同。
[0023]實施例4
[0024]試件臺13上還放置有試件盛裝盒14，試件盛裝盒14為上表面敞口容器，試件盛裝盒14用于放置待測試件17，待測試件17中鋪設(shè)有16個應(yīng)力傳感器10，應(yīng)力傳感器10在待測試件17中分三層排布、層間距6cm、每層橫向排列4個、縱向排列4個,均勻排列,應(yīng)力傳感器10通過導(dǎo)線與計算機9相連。
[0025]其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系、工作原理與實施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置，其特征在于:在隔溫箱(11)底部的試件臺(13)兩側(cè)分別設(shè)置左支架(12)和右支架(8)，安裝有液壓油缸(2)的懸臂梁(I)的一端設(shè)置在左支架(12 )上、另一端設(shè)置在右支架(8 )上，液壓油缸(2 )的活塞桿下表面設(shè)置有壓板(3)，壓板(3)下表面設(shè)置有加熱板(16)，試件臺(13)上設(shè)置有上表面敞口的用于盛放待測試件(17)的試件盛裝盒(14)，待測試件(17)中埋設(shè)有應(yīng)力傳感器(10)，隔溫箱(11)左側(cè)面設(shè)置排風(fēng)扇(15)、右側(cè)面設(shè)置進風(fēng)扇(4)，隔溫箱(11)右側(cè)內(nèi)設(shè)置有電子溫度計(7)，隔溫箱(11)外部設(shè)置有電磁閥(18)、可變電阻(5)、可編程控制器(6)和計算機(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置，其特征在于:所述的待測試件(17)中埋設(shè)的應(yīng)力傳感器(10)有9?16個，應(yīng)力傳感器(10)以上下分3層，層間隔4cm?6cm,每層橫向排列3?4個、縱向排列3?4個,均勻排列在待測試件(17)內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青路面荷載溫度耦合作用試驗裝置，其特征在于:所述的待測試件(17)中埋設(shè)的應(yīng)力傳感器(10)有12個，應(yīng)力傳感器(10)以上下分3層，層間隔為5cm,每層橫向排列3個、縱向排列4個,均勻排列在待測試件(17)內(nèi)部。
【文檔編號】G01N3/18GK203643274SQ201320892314
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】李蕊, 王凱, 馬偉思, 任仲山, 陸瑞國, 劉虎軍, 張夢麗, 杜慧, 黎宇陽, 賀明明, 劉乙丁, 孫昌樂 申請人:長安大學(xué)