[发明专利]荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于路面载荷与温度场耦合作用下温度耦合效应测试的应用技术领域，具体涉及到荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置及试验方法。 

背景技术

沥青混合料是路面铺设中最常用的基础材料，同时也是一种温度敏感性材料。外界环境温度变化时，路面内的不稳定热流形成了路面结构的温度场和温度梯度，使得路面材料发生温度变形。当温度变形受到限制而无法释放时，在路面结构内部会产生温度应力。若产生的温度应力大于材料的强度，则导致材料破坏。但是，在路面结构分析和温度场分析时，为了简化计算，往往会忽略行车荷载与温度场的耦合作用对路面温度场的影响。 

国内现有的路面温度场测试大多采用红外线测温度法和光纤传感法。红外差热图谱系统和光纤传感器已经应用于实际路面的温度场测量，但是这两种方法的共同缺点是测量精度较小，局限性较大。红外图谱测试技术的精度一般为1℃，光纤传温度传感器温度精度为0.1℃，但是荷载与温度耦合下路面温度的变化较小，现有的测试方法不能满足测试荷载与温度耦合作用下温度场微小变化的劲度要求。 

目前，大多采用有限元法进行模拟分析，评价荷载和温度耦合作用路面耦合温度效应，但这样的评价方法并不能较好的实测并量化荷载与温度耦合作用的耦合温度效应。 

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服现有荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置及试验方法精度过底的缺点，提供了一种测试精度高、稳定性好、操作简单、自动化程度高的荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置。 

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供了一种使用荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置的试验方法。 

解决上述技术问题所采用的技术方案是： 

在底座上设置有敞口隔热容器，敞口隔热容器内设置有路面试件，路面试件内部设置有光纤温度传感器，敞口隔热容器左侧壁设置有耦合器，底座上还设置有模拟箱，模拟箱内两侧下端设置有加热器，模拟箱内两侧顶端设置有日光灯，模拟箱内顶部设置有温度传感器，模拟箱顶部设置有导轨，导轨上设置有支撑架，支撑架上设置有配重，支撑架下端设置有步进电机和与步进电机相联的轮轴，轮轴上设置位于路面试件表面上的滚轮，模拟箱内左侧壁设置有激光器，模拟箱外还设置有光谱仪、可编程控制器和计算机，步进电机和加热器通过导线与可编程控制器相连，温度传感器、光纤温度传感器通过数据线与光谱仪相连，光谱仪通过数据线与计算机相连，可编程控制器通过导线与计算机相连。 

本发明的光纤温度传感器的保护套内并列设置有温度感应光纤和温度受控光纤，温度受控光纤外部设置有控温管。 

采用本发明的试验装置的试验方法，包括以下步骤： 

采用荷载与温度耦合作用下路面耦合温度试验装置（以下简称路面耦合温度试验装置）进行实验时，将路面耦合温度试验装置与现有的实验仪器进行测试。 

1）应用实验室仪器组标定温度变化值σ_T

顺序连接激光器、耦合器、路面温度感应光纤、温度受控光纤、温度传感器、加热器、光谱仪和计算机，温度受控光纤与路面温度感应光纤并列排布，其中温度受控光纤置于玻璃水槽中，玻璃水槽中注水并安装加热器和温度传感器，加热器连接可编程控制器，计算机通过可编程控制器控制加热器电源的接通或断开，温度传感器将接收到玻璃水槽内的温度信号转换成电信号并转换成数字信号输出到计算机，打开激光器、耦合器、光谱仪，通过光谱仪观察调节耦合器出射光的干涉波纹稳定，计算机通过可编程控制器接通加热器的电源，计算机记录玻璃水槽的温度、加热器的通电时间和电流强度，通过光谱仪将光信号转换成电信号并转换成数字信号输出到计算机，计算机按照事先设定的程序进行运算输出波纹的移动数目ΔN，测出玻璃水槽、加热器、水的质量，查出玻璃水槽、加热器、水的比热容，根据热平衡原理，计算温度变化量ΔT；