[发明专利]公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力损伤模拟实验装置，特别是涉及一种公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，交通运输呈现出“大流量、重载和渠化交通”的特点。带来的负面效应是：载货汽车的超载日益严重，实际累计标准轴载的剧增，直接导致路基的损伤和路面的早期破坏。重载交通荷载作用下路基与路面长期性能日益受到关注。路基与路面耦合损伤是交通工程中的难题，尤其是重载交通荷载作用下路基的疲劳损伤问题，对路基结构长期稳定及诱导路面结构破损起关键影响。随着超载频率和超载吨位的增加，重载交通问题凸显，由此带来的轴重设计标准与实际的交通状况脱节、路基设计指标和路基检测验收指标很少考虑动荷载作用下的疲劳损伤问题。在路基与路面长期性能评价中，汽车荷载作用下路基与路面疲劳损伤研究至关重要。但目前，重载交通荷载对路基的疲劳损伤研究缺乏，有必要对此专门研究，尤其是重载交通动荷载作用下路基与路面疲劳损伤耦合的研究意义重大。人们已经意识到公路工程路面结构过早破损问题的日益突显，重载交通荷载下路基疲劳损伤对路面结构破坏作用值得深入研究。但由重载交通荷载路基路面动力损伤模拟实验条件的限制，重载交通动荷载作用下路基与路面疲劳损伤的研究缺乏。已有的小比例尺模型实验，受到材料相似度、边界条件和动力加载模型的影响，实验结构与实际行车工况有较大的差别。针对公路重载交通荷载特点，开展大比例尺模拟重载交通荷载路基路面动力损伤的室内模型实验非常必要。模型实验中需要真实模拟重载交通荷载路基与路面相互作用实际工况，完成不同车度、轴重、不同振动周次的实验，深入研究路基与路面相互作用的疲劳损伤。在模型实验的基础上，获得不同速度、不同振动时间路基整体变形参数、路基体内不同点应力、应变和加速度变化规律，以此综合研究路基的疲劳损伤耦合损伤规律。以前已有的路基模型主要采用了小比例模型试验，受边界条件影响大，材料相似度不高，不能反映某段路基的动力响应特性。基于以上现实需要和目前存在的问题，发明一种公路重载交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型，为满足研究重载交通荷载作用下路基与路面长期性能需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能很好地模拟公路车辆在行驶的过程中作用于路面、路基体系上的动力荷载，能提供不同轴重、不同行车速度下的动力荷载，能够满足交通荷载作用下路基与路面长期性能交通动力荷载模拟试验需要的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置，由至少一个交通荷载动力加载系统、路基-路面结构和数据采集系统三部分组成，单个所述的交通荷载动力加载系统的结构是：反力架立柱固定设在反力架基础上，反力架横梁固定安装在所述的反力架立柱上，所述的反力架斜撑杆两端分别与所述的反力架横梁和反力架立柱固定对接，作动器的上部与所述的反力架横梁固定连接，所述的作动器的下部与加载轴固定连接，所述的加载轴与所加载轮对固定连接，液压油源系统与所述的作动器连接；所述的路基路面结构包括地基、设在所述的地基上的路堤本体、设在所述的路堤本体上的路面结构以及室内地面；所述的数据采集系统由路面测试元件、路基测试元件、微机控制采集系统组成，路面测试元件和路基测试元件通过数据传输电缆与微机控制采集系统通信连接，所述的路面测试元件设在所述的路面结构内，所述的路基测试元件设在所述的路堤本体内，所述的加载轮对放置于所述的路面结构上。采用上述技术方案的路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置，加载轮对放置于路基上的路面结构上，开通液压油源系统，微机控制采集系统控制模拟交通荷载的振动波形，驱动作动器对加载轴和加载轮对加载，路面测试元件和路基测试元件测试到的测点数据通过数据传输电缆集中被微机控制采集系统采集存储。如此模拟公路货车单轴加载，如果需要模拟多轴加载，则重复设置多套如上设备。此外，本发明的反力架立柱、反力架横梁、反力架基础、反力架斜撑杆所形成的反力架刚度大，可最大限度减小对作动器的影响，满足路基与路面长期性能交通动力疲劳试验满定性和加载频率的需要。

根据本发明，所述的加载轮对外包有轮胎橡胶。

根据本发明，所述的反力架立柱采用立柱地脚螺栓连接在所述的反力架基础上，所述的反力架横梁采用立柱六角螺栓连接在所述的反力架立柱上，所述的反力架斜撑杆两端分别与所述的反力架横梁和反力架立柱采用钢板对接焊接，所述的作动器上部与所述的反力架横梁采用螺栓连接，所述的作动器下部与所述的加载轴采用螺栓连接，所述的加载轴与所述的加载轮对采用螺栓连接。