[發(fā)明專利]半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置和模擬方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710145468.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN106896029A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永維;李強(qiáng);張生貴;劉寧;劉偉;田明有;申孝昌;楊志鵬;鐘海燕;白卿;鄭炳鋒;朱富萬;李鋒;韓鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇交科集團(tuán)股份有限公司;青海省收費(fèi)公路管理處;青海省公路科研勘測(cè)設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G01N3/36
• 分類號(hào): G01N3/36;G01N3/24
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 吳靜安,趙超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于公路工程半剛性基層瀝青路面抗反射裂縫研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置和模擬反射裂縫評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

鑒于我國的交通運(yùn)輸行業(yè)的具體情況以及強(qiáng)基薄面的設(shè)計(jì)理念，以半剛性基層為主的瀝青路面是我國高速公路以及國省干線公路和其它市政道路的主要形式，然而這種形式的路面存在一個(gè)不可避免的弊病，就是反射裂縫。早期的反射裂縫如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，當(dāng)裂縫貫穿于面層后，路表水的滲入，在行車荷載的作用下形成高壓水，行車荷載重復(fù)作用導(dǎo)致了沖刷和唧泥，使裂縫寬度和深度嚴(yán)重，不但影響了行車舒適性，更加速了路面的破壞。

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于半剛性基層瀝青路面反射裂縫的成因已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)，認(rèn)為主要是由于載荷和溫度應(yīng)力造成的。傳統(tǒng)的材料強(qiáng)度理論認(rèn)為：反射裂縫的出現(xiàn)是由于瀝青混合料損傷超過了路面結(jié)構(gòu)所承受的閥值，但從實(shí)際的情況來看，并非如此。發(fā)生反射裂縫的瀝青路面并不是完全喪失了路面使用功能，只是局部發(fā)生病害，任由病害發(fā)展不做養(yǎng)護(hù)處理才會(huì)擴(kuò)展和加重。而斷裂力學(xué)理論認(rèn)為反射裂縫的形成主要是因?yàn)榘雱傂曰鶎恿芽p或者拼接拓寬路面接縫的存在。這種原始缺陷的存在是導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫的根本原因。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，反射裂縫是由溫度應(yīng)力誘發(fā)，并參與了其初期的發(fā)展，然后在載荷應(yīng)力日積累月下，裂縫逐漸擴(kuò)展，從量變達(dá)到質(zhì)變，直至沿著路面結(jié)構(gòu)層由下而上的擴(kuò)展到面層。

評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗反射裂縫的室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)壳坝校褐苯永煸囼?yàn)、間接拉伸試驗(yàn)、彎曲拉伸疲勞試驗(yàn)、剪切疲勞試驗(yàn)以及沖擊韌性試驗(yàn)等等，這些實(shí)驗(yàn)方法作為同類材料之間的橫向?qū)Ρ壬锌桑蔷唧w用來指導(dǎo)半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)和主要的抗反射裂縫的評(píng)價(jià)手段卻需要商榷。因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)方法主要是基于現(xiàn)象學(xué)法，沒有從反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展的機(jī)理入手，缺乏路面結(jié)構(gòu)和其他因素的變化對(duì)路面反射裂縫的影響。

綜上，可以看出目前對(duì)瀝青路面抵抗反射裂縫的能力評(píng)價(jià)和試驗(yàn)評(píng)價(jià)手段并不能夠?qū)Π雱傂曰鶎訛r青路面的實(shí)際反射裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展進(jìn)行很好的模擬。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使得室內(nèi)試驗(yàn)更能真實(shí)貼近的去評(píng)價(jià)工程的實(shí)際問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置和模擬方法，用于有效模擬車輛荷載和溫度應(yīng)力通過半剛性基層路面原始缺陷附近力的狀態(tài)，有效模擬裂縫貫穿模型所需要的模擬次數(shù)和所模擬材料力學(xué)性能的衰減程度，通過這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)不同材料的抗裂能力，以及不同路面結(jié)構(gòu)類型的防裂效果。

本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置，其特征在于：包括環(huán)境箱、反射裂縫模擬平臺(tái)、反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)和采集控制系統(tǒng)，環(huán)境箱底部設(shè)有基座；所述反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)包括水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊；

反射裂縫模擬平臺(tái)：包括相互隔開且平行設(shè)置的三塊平臺(tái)板，中間為固定在基座上的固定板，右側(cè)為滑動(dòng)連接在基座上可水平滑動(dòng)的移動(dòng)板，左側(cè)為彈性連接在基座上可垂直運(yùn)動(dòng)的升降板，固定板右側(cè)設(shè)有用于探測(cè)移動(dòng)板位移的第一位移傳感器；

水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊：設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)移動(dòng)板的右側(cè)，包括水平方向動(dòng)力裝置、連接在水平方向動(dòng)力裝置和移動(dòng)板之間的連接橫梁和連接在水平方向動(dòng)力裝置和移動(dòng)板之間的水平方向荷載傳感器；水平方向動(dòng)力裝置帶動(dòng)移動(dòng)板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊：包括加載單元、調(diào)節(jié)單元、動(dòng)力單元和支撐單元；所述支撐單元固定在基座上并設(shè)有水平軸，水平軸設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)上方；所述加載單元滑動(dòng)設(shè)于水平軸上，包括加載頭、給加載頭負(fù)重的重力荷載裝置和探測(cè)加載單元位移的第二位移傳感器，加載頭與重力荷載裝置之間設(shè)有垂直方向荷載傳感器；所述調(diào)節(jié)單元為設(shè)于重力荷載裝置下方的可升降調(diào)節(jié)裝置，并與加載單元固定連接；所述動(dòng)力單元與加載單元固定連接，帶動(dòng)加載單元左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

其中，第一位移傳感器、水平方向動(dòng)力裝置、水平方向荷載傳感器、垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊的動(dòng)力單元、垂直方向荷載傳感器及第二位移傳感器與采集控制系統(tǒng)連接。

環(huán)境箱內(nèi)可以設(shè)置控制溫度和濕度的裝置，模擬特定溫度和濕度的工況。

進(jìn)一步地，所述水平方向動(dòng)力裝置包括液壓執(zhí)行機(jī)和為其提供動(dòng)力的伺服液壓油站，液壓執(zhí)行機(jī)通過連接橫梁和水平方向荷載傳感器與反射裂縫模擬平臺(tái)的移動(dòng)板連接。

進(jìn)一步地，所述水平方向荷載傳感器為螺紋管載荷傳感器。