[发明专利]一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统及方法

权利要求书

1.一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，包括：

支架部分，为整个试验装置提供支撑；

试样盒部分，位于所述支架部分内部，用于承装试样并进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；

道路模拟荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上端，用于对试样施加模拟路面所受的多种荷载；

竖向荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上端，用于为试样提供竖直方向的多种荷载；

水平荷载施加部分，位于所述试样盒部分的侧面，用于为试样盒部分提供水平方向的荷载；

自动压砂部分，位于所述试样盒部分的上端，用于对试样进行分层定量压实；

水位波动部分，位于所述试样盒部分的底端，用于模拟潮汐水位的升降；

干湿循环部分，位于所述试样盒部分的上端，用于模拟降雨和日晒；

采集部分，位于所述试样盒部分、道路模拟荷载施加部分、竖向荷载施加部分和水平荷载施加部分的内部或表面，用于采集试验过程中产生的各项数据；

其中，智能道路施工交通荷载工程检测试验系统的试验方法，其步骤为：

S1、采用自动压砂部分对试样盒部分内的试样进行压实：

S11、通过第五PLC控制器设置第三气压调压阀的大小，来控制压实过程中冲击荷载的大小，通过第五PLC控制器设置第三电磁阀的工作频率，来控制压实过程中冲击的频率；

S12、通过第五PLC控制器打开第三空气压缩机使得多个第三气缸的推杆完全伸出，通过步进电机控制器使步进电机的推杆伸出，当压砂板接触到试样箱底面时关闭步进电机，记录下步进电机的伸出量；

S13、按试验要求计算第一层试样的高度，将步进电机的推杆上升此高度，缩回各第三气缸的推杆，向试样箱中加入第一层试样；

S14、按预先的设置打开第五PLC控制器，各第三气缸开始伸缩，带动压砂板对试样进行压实，当各第三气缸伸出，压砂板的下表面刚好接触到试样表面时，第一层压实完成，其厚度为步进电机第一次上升的高度；

S15、在第一层中按试验要求埋置土压力传感器，便于后续试验；

S16、重复步骤S13，步骤S14和步骤S15，直到所有试样层压实完成；

S2、采用竖向荷载施加部分4000进行竖向荷载试验：

S21、按土体压实试验将试样装入试样箱中，用吊装部分将路面模型放置在试样上；

S22、将第三拉压传感器和土压力传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；

S23、控制竖向荷载的大小；

S24、开始试验，控制竖向荷载承压板对路面模型施加竖向载荷、冲击荷载、振动荷载或静压荷载；第三拉压传感器测量每次荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；

S25、试验结束，关闭第二PLC控制器，卸下竖向荷载限位螺栓，将竖向荷载施加部分移至别处便于对试样进行后续试验；

S3、采用水平荷载施加部分进行直剪试验：

S31、按土体压实试验方法，将试样装在上直剪盒和下直剪盒内，并埋置相应的土压力传感器，将土压力传感器和第四拉压传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；

S32、卸下试样盒限位螺栓，通过第三PLC控制器设置第三电液比例调速阀的输出液压和第三液压缸的伸缩速率；

S33、开始试验，按竖向液压荷载试验方法，对试样施加竖向的液压荷载，通过第三PLC控制器打开第三液压站，控制第三液压电磁换向阀使得推杆伸出，通过水平荷载承压板对下直剪盒进行较大的水平液压荷载，下直剪盒发生相对移动，由第三液压缸行程传感器记录下直剪盒的位移大小，第四拉压传感器测量荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；

S4、采用道路模拟荷载施加部分进行道路荷载模拟试验：

S41、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器，将路面模型放置在试样上，将土压力传感器，第一拉压传感器和第二拉压传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；

S42、通过第一PLC控制器设置第一气压调压阀a，第一气压调压阀b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，通过第一PLC控制器设置第一电磁阀可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第一电气比例阀可完成变化的静压荷载，根据试验要求设置荷载的形式和大小，通过第一PLC控制器设置第一液压电磁换向阀和第一电液比例调速阀可以实现第一液压推杆的水平方向的移动；

S43、开始试验，通过第一PLC控制器打开第一液压站，控制第一液压电磁换向阀使得推杆伸出，推动第一气缸固定杆水平移动，通过第一PLC控制器打开第一空气压缩机，当第一电磁阀工作时，第一气缸开始伸缩，带动滚轮对路面模型施加冲击荷载或者振动荷载，当第一电气比例阀工作时，第一气缸通过滚轮对路面模拟施加静压荷载，道路模拟荷载气动模块实现竖向方向的荷载，道路模拟荷载液压模块实现水平方向的移动，两个模块相互配合可以对路面施加多种形式的荷载，第一拉压传感器测量竖向荷载的大小，第二拉压传感器测量水平荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；

S5、采用水位波动部分进行水位波动试验：

S51、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器，将多个液压升降台降至最低，向与液压升降台对应设置的第一水箱中加入适量的水；

S52、在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；

S53、开始试验，通过液压升降台控制器控制各个液压升降台的升降，从而控制各第一水箱中水位的升降，实现试样箱中的水位升降，各个DIC摄像头记录试样的变化；

S6、采用干湿循环部分进行干湿循环试验：

S61、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器；

S62、在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；

S63、开始试验，通过抽水泵控制器打开抽水泵，并控制抽水功率，多个喷头开始对试样喷水，到达试验要求时关闭抽水泵，通过加热板控制器打开加热板并控制温度，加热板开始加热，到达试验要求时关闭加热板，完成一次干湿循环；

S64、重复步骤S63，完成所有干湿循环，试验结束；

S7、采用吊装部分进行吊装工作。