[發(fā)明專利]一種路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210078253.1
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102607958A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)宏信;鄭健龍;趙冰;羅增杰
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗方法及裝置。

背景技術(shù)

在我國，無論瀝青路面還是水泥路面，半剛性材料都是基層首選和主流材料，如水泥穩(wěn)定碎石。開裂是瀝青路面的主要病害，但一直沒有得到徹底解決，究其原因，其中一個很重要的因素是對半剛性基層材料的強度特性認識不夠深入。

我國的瀝青路面設(shè)計方法要求驗算半剛性基層層底的彎拉應(yīng)力，如果計算得到的彎拉應(yīng)力超過材料的疲勞強度，則認為半剛性基層層底會產(chǎn)生開裂，其中的“疲勞強度”由半剛性基層材料的單向抗拉極限強度計算得到(這其實對應(yīng)古典強度理論中的第一強度理論--最大拉應(yīng)力理論)。但是，在汽車荷載作用下半剛性基層并不是處于單向應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)破壞原因并不能簡單地以半剛性基層材料承受的單向應(yīng)力過大來解釋。其實，第一強度理論已被工程力學(xué)界證實其適用范圍有限，并不能反映工程結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)。但由于種種原因，道路工程界尚沒有開展相應(yīng)研究，也沒有開發(fā)出模擬路面實際受力狀態(tài)的真三軸試驗設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗方法及裝置，該路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗裝置，結(jié)構(gòu)簡單，易于實施，適合對路面半剛性基層材料實現(xiàn)三向獨立加載。

發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗裝置，包括臺座、立柱、水平方向液壓缸固定框架、Z方向液壓缸固定上板、Z方向液壓缸固定下板以及6個帶活塞桿的液壓缸；

立柱為4根，4根立柱呈豎直方向設(shè)置在臺座上；Z方向液壓缸固定上板、水平方向液壓缸固定框架和Z方向液壓缸固定下板自上而下依次固定在立柱上，所述的水平方向包括三維空間中的X方向和Y方向；

水平方向液壓缸固定框架為中空的六面均為矩形的無蓋、無底的六面體，由4個豎直板組成；水平方向液壓缸固定框架的中空部分為用于放置待測試件的壓力室；Z方向液壓缸固定上板、Z方向液壓缸固定下板以及水平方向液壓缸固定框架的4個豎直板上均設(shè)有預(yù)留孔；所述的待測試件為路面半剛性基層材料試件；

6個所述的活塞桿分別通過6個預(yù)留孔伸入到壓力室中，每一根活塞桿的端部固定有一個用于向待測試件加載的加載板；

所述的臺座為方形臺座或圓形臺座；通過加載板既可以向待測試件施加壓力，也可以施加拉力。

所述6個液壓缸根據(jù)X、Y和Z方向分為三組，每一組的兩個液壓缸由同一個液壓泵驅(qū)動。

加載板表面與試件表面之間涂刷有黏結(jié)材料層。

所述的黏結(jié)材料層為環(huán)氧樹脂層。

一種路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗方法，在固定在臺座上的4根立柱上設(shè)置一個方形的壓力室，該壓力室的4個側(cè)壁為4塊豎直板；在壓力室的上方和下方分別以水平方向設(shè)置有Z方向液壓缸固定上板和Z方向液壓缸固定下板；Z方向液壓缸固定上板和Z方向液壓缸固定下板均固定在所述的4根立柱上；

Z方向液壓缸固定上板、Z方向液壓缸固定下板以及4個豎直板上均設(shè)有預(yù)留孔，預(yù)留孔總計為6個；

6個氣缸的活塞桿分別通過6個預(yù)留孔伸入到壓力室中，每一根活塞桿的端部固定有一個加載板；氣缸通過活塞桿及加載板向待測試件的六個面加載；所述的待測試件為路面半剛性基層材料試件，所述的加載為施加壓力或拉力。

所述6個液壓缸根據(jù)X、Y和Z方向分為三組，每一組的兩個液壓缸由同一個液壓泵驅(qū)動，以保證每一個對向的2個力大小相等，方向相反。

需要向待測試件施加拉力時，在加載板表面與待測試件表面之間涂刷黏結(jié)材料。

所述的黏結(jié)材料為環(huán)氧樹脂。

有益效果：

本發(fā)明的路面半剛性基層材料三向獨立加載試驗方法及裝置，設(shè)計了X、Y、Z方向的獨立加載裝置，能夠完成路面半剛性基層材料的三向拉壓組合加載測試，由于能真實反映在載荷狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力情況，從而使得測試結(jié)果較之現(xiàn)有的測試設(shè)備更有意義；另外，本發(fā)明的反力架的整體結(jié)構(gòu)簡單，易于實施，便于推廣應(yīng)用。

在壓力室空間范圍內(nèi)能夠改變待測試試件的尺寸(相應(yīng)地需要改變加載板的尺寸)，這樣就能夠?qū)Ρ确治雎访姘雱傂曰鶎硬牧显嚰笮υ囼灲Y(jié)果的影響，便于通過考慮尺寸效應(yīng)來提高試驗精度。

可以通過調(diào)整液壓缸進油或回油速度來改變各個方向的加載速度，來對比分析加載速度對試驗結(jié)果的影響，并提高試驗精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明加載產(chǎn)生的應(yīng)力效果示意圖；

圖2為反力架示意圖；