[發(fā)明專利]路面與橋面變形力學(xué)特性的多功能綜合測(cè)試儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810020817.X
• 申請(qǐng)日: 2008-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN101349624A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張其踐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張磊;王建偉
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00;G01N33/42;G01M5/00;G01M19/00
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技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于路面和橋面力學(xué)特性設(shè)備，用于再現(xiàn)和觀測(cè)路面和橋面變形穩(wěn)定性、靜動(dòng)力響應(yīng)，是一種包括局部加載壓入、局部加載蠕變、局部循環(huán)加載動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目的多功能綜合測(cè)試儀，并能基于試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和力學(xué)分析原理實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)的變形力學(xué)特性綜合檢測(cè)與評(píng)價(jià)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外道路路面與橋面面層變形力學(xué)特性試驗(yàn)研究的主要方法有：馬歇爾法、三軸試驗(yàn)法、蠕變?cè)囼?yàn)法、車轍試驗(yàn)法和剪切試驗(yàn)法等。美國(guó)、日本等許多國(guó)家以及我國(guó)評(píng)價(jià)高溫穩(wěn)定性的指標(biāo)是馬歇爾法的穩(wěn)定度和流值，以及車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度。

馬歇爾試驗(yàn)是純經(jīng)驗(yàn)性方法，最早由密西西比州公路局的Bruce?Marshell于1946年發(fā)明，并于1949年正式為美國(guó)陸軍采用，要求試件在60℃條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并且不能有效的模擬路面或橋面受壓剪切破壞的完整過(guò)程。

車轍試驗(yàn)采用膠輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬行車荷載的作用，具有一定的仿真性，所以，在道路工程中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于車轍試件輪碾成型方法，各組試件的復(fù)現(xiàn)性較差，加之膠輪在不平整試件上往復(fù)滾動(dòng)，進(jìn)行豎向變形測(cè)試時(shí)將會(huì)導(dǎo)致很大的誤差，因此，車轍試驗(yàn)的離散性較大。此外，動(dòng)穩(wěn)定度是一個(gè)間接指標(biāo)，動(dòng)穩(wěn)定度與車轍試驗(yàn)總變形之間沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

眾所周知，瀝青混合料是一種典型的粘彈性材料。混合料的變形隨荷載的作用時(shí)間的長(zhǎng)短而不同，因而在研究其變形性質(zhì)時(shí)必須說(shuō)明變形所處的時(shí)間；另一方面，瀝青混合料的變形隨溫度的變化而變化，高溫時(shí)其彈性效應(yīng)降低，粘性性質(zhì)增強(qiáng)；低溫時(shí)剛度增大，彈性效應(yīng)明顯，粘性性質(zhì)減弱，故評(píng)價(jià)瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)必須說(shuō)明其所處的條件。蠕變?cè)囼?yàn)可以模擬瀝青混合料發(fā)生蠕變破壞的全過(guò)程，通過(guò)測(cè)定試驗(yàn)過(guò)程中瀝青混合料的應(yīng)力、應(yīng)變而得到的蠕變曲線來(lái)檢驗(yàn)瀝青混合料的粘彈性特性，進(jìn)而分析瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。現(xiàn)有的蠕變?cè)囼?yàn)的加載方式普遍采用的液壓式或氣壓式，試驗(yàn)設(shè)備較大，成本較高；蠕變?cè)囼?yàn)儀器對(duì)荷載的控制能力較差，并且每次只有一個(gè)試件(沒(méi)有平行試件)，所得到的結(jié)果變異性很大，不利于評(píng)價(jià)路面與橋面的變形力學(xué)特性，并且目前蠕變?cè)囼?yàn)儀器對(duì)整個(gè)試件施加均布荷載，與實(shí)際路面或橋面的局部受載的情況相差較大。

混合料剪切試驗(yàn)通常應(yīng)用土工試驗(yàn)剪切儀原理，或者套用針對(duì)兩層材料之間的粘結(jié)界面性能試驗(yàn)裝置，對(duì)路面和橋面混合料的適用性有待提高。

三軸試驗(yàn)主要用于測(cè)試在圍壓狀態(tài)下，瀝青混合料的軸向變形狀況，目前常規(guī)的三軸試驗(yàn)儀沒(méi)有保溫裝置，并且通常僅要求在室溫(常溫)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，因此，瀝青混合料在不同溫度條件下的軸向變形特性測(cè)試有待進(jìn)一步研究，并且目前三軸試驗(yàn)儀也同樣對(duì)整個(gè)試件施加均布荷載，與實(shí)際路面或橋面的局部受載的情況相差較大。

此外，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)的大型材料試驗(yàn)系統(tǒng)主要以三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲小梁試件為試驗(yàn)對(duì)象，研究循環(huán)動(dòng)荷載下材料的疲勞特性。這些設(shè)備價(jià)格昂貴，能源消耗巨大，不適合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

然而路面和橋面材料特性較為復(fù)雜，不可能儀依靠以上某一種試驗(yàn)來(lái)確定其變形規(guī)律，因此需要基于試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和力學(xué)分析原理，盡可能模擬實(shí)際狀況的綜合測(cè)試評(píng)價(jià)方法和設(shè)備。

日前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有系統(tǒng)的用于工程現(xiàn)場(chǎng)的道路路面變形穩(wěn)定性檢測(cè)設(shè)備，而在橋面面層領(lǐng)域更是空白。

綜上所述，研發(fā)溫度條件可控，設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗較小，能夠模擬行車循環(huán)動(dòng)荷載作用，還可以應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的多功能測(cè)試儀在路面和橋面領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，不僅能夠節(jié)約設(shè)備制造和使用成本，而且可以降低能耗適應(yīng)環(huán)境要求，同時(shí)還可以應(yīng)用于理論研究和工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，為實(shí)際工程質(zhì)量控制提供保障。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種路面與橋面變形力學(xué)特性的多功能綜合測(cè)試儀，能夠完整的獲得路面及橋面的相關(guān)動(dòng)靜態(tài)力學(xué)特性、抗變形能力指標(biāo)以及材料抗剪性能的重要參數(shù)，并解決目前工程現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行變形穩(wěn)定性綜合測(cè)試與綜合評(píng)價(jià)的問(wèn)題。所述多功能測(cè)試儀包括支架、可調(diào)溫度域、豎向加載系統(tǒng)、豎向荷載邊界平衡系統(tǒng)、機(jī)械式曲柄連桿循環(huán)加載系統(tǒng)、荷載位移傳感器、綜合控制顯示系統(tǒng)。其特征在于：