[發(fā)明專利]一種路面內(nèi)部剪切應(yīng)力測量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810200612.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN108426662A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹衛(wèi)鋒;商鐵林;拓耀飛;文小燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 榆林學(xué)院
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

一種路面內(nèi)部剪切應(yīng)力測量方法，包括以下步驟：步驟1：選取測量點(diǎn)在直角坐標(biāo)系(x,y,z)中的六個(gè)應(yīng)變方向；步驟2：在測量點(diǎn)布設(shè)傳感器，測量六個(gè)不同方向的應(yīng)變；步驟3：將傳感器測量得到的應(yīng)變值帶入彈性力學(xué)中斜截面上應(yīng)變的公式，計(jì)算出測量點(diǎn)在直角坐標(biāo)系(x,y,z)中的六個(gè)應(yīng)變分量；再根據(jù)彈性力學(xué)三維本構(gòu)關(guān)系，計(jì)算出路面內(nèi)部測量點(diǎn)處的剪切應(yīng)力。本發(fā)明的測量方法簡單易行、成本低廉，解決了現(xiàn)有測量方法設(shè)備復(fù)雜、成本昂貴的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的測量與監(jiān)測，為路面的設(shè)計(jì)與健康監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路施工領(lǐng)域，具體涉及一種路面內(nèi)部剪切應(yīng)力測量方法。

背景技術(shù)

隨著公路交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，很多瀝青路面高速公路出現(xiàn)了嚴(yán)重的早期破壞現(xiàn)象，早期破壞形式主要有車轍、推移和擁抱，這些損壞使路面過早的出現(xiàn)性能不足、使用壽命嚴(yán)重降低等問題。研究表明這些破壞的主要原因是道路內(nèi)部所受的剪切應(yīng)力大于材料的剪切強(qiáng)度所導(dǎo)致的。目前關(guān)于路面內(nèi)部剪切應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理與分布情況的理論分析方法已經(jīng)趨于成熟，主要是通過各種力學(xué)方法去計(jì)算道路內(nèi)部剪切應(yīng)力的數(shù)值和分布情況。

通過實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段研究路面剪應(yīng)力的方法主要是基于光纖光柵傳感器的方法，該方法基于應(yīng)變的變化引起光纖波長的變化，通過光纖光柵解調(diào)儀，計(jì)算機(jī)以及配套的測量軟件實(shí)現(xiàn)剪切應(yīng)變的測量，由于光纖光柵以及解調(diào)儀的價(jià)格昂貴，不易實(shí)現(xiàn)剪切應(yīng)力大范圍的測量與監(jiān)測。還有一種方法只是簡單的測出來三向應(yīng)變，通過和理論計(jì)算結(jié)合獲得剪切應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種路面內(nèi)部剪切應(yīng)力測量方法，該方法簡單易行、成本低廉，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的測量與監(jiān)測。

為了實(shí)現(xiàn)上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為包括以下步驟：

步驟1：選取測量點(diǎn)在直角坐標(biāo)系(x,y,z)中的六個(gè)應(yīng)變方向；

步驟2：在測量點(diǎn)布設(shè)傳感器，測量六個(gè)不同方向的應(yīng)變；

步驟3：將傳感器測量得到的應(yīng)變值帶入彈性力學(xué)中斜截面上應(yīng)變的公式：

令i方向的方向余弦為l_i,m_i,n_i(i＝1,2,…,6)，利用測得的六個(gè)方向應(yīng)變?chǔ)?Sub>i(i＝1,2,3,4,5,6)，計(jì)算出測量點(diǎn)在直角坐標(biāo)系(x,y,z)中的六個(gè)應(yīng)變分量ε_x,ε_y,ε_z,γ_xy,γ_yz,γ_zx；

再根據(jù)彈性力學(xué)三維本構(gòu)關(guān)系，計(jì)算出路面內(nèi)部測量點(diǎn)處的剪切應(yīng)力：

其中，E為拉壓彈性模量；μ為泊松比。

步驟1所述的六個(gè)應(yīng)變方向分別選取：1方向沿著x軸方向，方向余弦為1,0,0；2方向沿著y軸方向，方向余弦為0,1,0；3方向沿著z軸方向，方向余弦為0,0,1；4方向沿OA方向，方向余弦為5方向沿OB方向，方向余弦為6方向沿OC方向，方向余弦為對(duì)通過方向余弦構(gòu)成系數(shù)矩陣的行列式進(jìn)行計(jì)算：

M不等于零，方程有解，說明該應(yīng)變方位的選取合理。

步驟2所述的傳感器布設(shè)方法如下：