[发明专利]一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置

说明书

技术领域

本发明属于公路沥青路面使用性能评价的室内试验仪器技术领域，具体涉及一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置。

背景技术

我国经济的高速发展，带动交通流量大幅度地增加，高速公路、一级公路的交通渠道化，超载重载的情况愈演愈烈，加之夏季罕见持续的高温，车辙问题已经成为影响我国公路健康发展的突出问题。

同时，我国又是一个山区丘陵较多的国家，随着高速公路不断向山区延伸，路线设计中不可避免会遇到“长”“陡”坡的问题。车辙问题在长大纵坡路段显得尤为严重。

车辙的存在严重地影响了路面的平整度，使轮迹带沥青层厚度减薄，降低了面层以及路面结构的整体强度，也由此进一步引起裂缝、坑槽等其它路面破坏；存在较大辙槽的路段，会造成雨天时路表排水不畅，使得路面的抗滑能力下降，车辆在超车或者更换车道时方向难以控制，影响了车辆操纵的稳定性；由于积水的存在，车辆易于发生漂滑而影响高速行车的安全。此外，在寒冷地区辙槽会被冰雪所覆盖，也使得路面的抗滑能力降低，严重威胁行车安全，而且车辙的存在缩短了路面的使用寿命，降低了道路的服务质量。因此，正确评价沥青路面的车辙情况对于有效防治车辙病害具有重要意义。

为此，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中提出采用沥青混合料车辙试验评价沥青混合料的抗车辙性能，车辙试件处于水平状态，往返碾压速度为42次/min±1次/min（21次往返/min），试验温度60℃，采用动稳定度评价指标。但是，在长大纵坡路段出现了这样的现象，沥青混合料的动稳定满足指标要求，而车辙现象反而严重。究其原因是，规范中标准车辙试验条件无法模拟长大纵坡条件下的荷载作用方式，因此得到的动稳定度也无法真实的反应纵坡条件下车辆荷载对沥青路面车辙的影响。

为此，一些研究者对长大纵坡路段沥青路面的抗车辙性能展开了研究，认为长大纵坡路段车辙严重的主要原因在于车辆在纵坡上行驶速度慢。起初的一些研究是根据沥青混合料的黏弹性特性，按照时温等效 性的原则，将低速下的车辙试验转换为更高温度下的车辙试验。但是这种转换需要用到时温转换因子，而时温转换因子的确定需要通过蠕变试验或应力松弛试验来确定，除需要专门的昂贵设备外，更重要的是试验结果离散性比较大。

鉴于此，一些研究直接改变试验轮碾压速度开展车辙试验，该法更加实用，可操作性更强。但是，这些研究仅仅是从改变试验轮碾压速度的角度来模拟长大纵坡路段的车辙的。实际上，长大纵坡路段车辙严重的原因是两方面共同作用的，一是上面提到的行驶速度慢；二是纵坡改变了车轮与路面的作用方式，路面结构内的应力随着纵坡的变化而变化。以往的室内车辙试验研究仅仅考虑了车速对长大纵坡的车辙的影响，而忽略了纵坡引起的车轮与路面作用方式变化对车辙的影响。 

发明内容

本发明就是为了解决以往的室内车辙试验研究忽略了纵坡引起的车轮与路面作用方式变化对车辙影响的问题，从而提出一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置，以达到实现室内车辙试验中综合考虑车速与纵坡影响的目的。

本发明的技术方案：

一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置，包括车辙试验机和试模两大部分；该仿真装置的车辙试验机的电动机为变频电动机，通过变频器控制电机的转速，以控制试验轮行走速度，使控制试验轮行走速度能在10～60次/min（单程）之间任意调节；

该仿真装置的试模，由下至上，包括坡度垫块、试模底板、试模侧壁；坡度垫块底面为边长32.8cm的正方形；坡度垫块的坡角α的正切值tanα在 2%～ 5%的范围内；试模底板为长和宽均为32.8cm，高5mm的长方体钢模；试模侧壁，只有4个侧面，没有上表面和下表面；其横截面为“回”字形，内侧为边长30cm的正方形，外侧为边长32.8cm的正方形；试模侧壁的4个边均为可以拆卸的部分，通过4个角上的侧向螺钉固定连接；试模侧壁两侧设有把手；

在坡度垫块的4个角，分别设有4个过孔，即过孔11 、过孔12、过孔13、过孔14；在试模底板的下表面相应的4个位置处，分别设有4个螺纹孔，即螺纹孔1、螺纹孔2、螺纹孔3、螺纹孔4 ；坡度垫块的4个过孔和试模底板的4个螺纹孔，位置一一对应配套，通过内六角螺钉固定连接；

在试模底板的4个边上，分别设有6个过孔，即过孔5、过孔6、过孔7 、过孔8、过孔9、过孔10；在试模侧壁的底面相应的6个位置处，分别设有6个螺纹孔；试模底板的6个过孔和试模侧壁的6个螺纹孔，位置一一对应配套，通过内六角螺钉固定连接。

本发明的有益效果：