一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置及其试验方法制造方法及图纸

技术编号:20653849 阅读:19 留言:0更新日期:2019-03-23 06:04
本发明专利技术公开了一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置及其试验方法,用于模拟混凝土桥梁桥面板融雪化冰,试验装置包括发热电缆、混凝土桥面板模型、保温层、温度传感器和温度监控设备;混凝土桥面板模型包括依次叠加相接的钢筋混凝土层、沥青混凝土铺装层和水泥砂浆面层;制作混凝土桥面板模型并布置发热电缆和温度传感器,在桥梁混凝土桥面板模型上设置保温层,安装测试装置,依次进行温升试验、融雪化冰试验、预加热试验,研究在不同条件和温度工况下混凝土桥面板模型的融雪化冰效果。本发明专利技术解决了现有技术无法有效模拟混凝土桥面融雪化冰过程的技术问题。此外,本发明专利技术还提供了一种桥面融雪化冰的试验方法,为桥梁融雪化冰提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置及其试验方法
本专利技术属于桥梁试验领域,涉及一种桥梁融雪化冰技术,特别是涉及一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置及其试验方法。
技术介绍
中国大部分地区处于雪地区,尤其是在初冬和初春季节,桥面冰雪积聚的问题十分常见,由于温度和车辆荷载的变化,桥面容易形成薄冰层,当路面冻结时,附着系数迅速降低,结合力显着降低,并且车辆的制动稳定性显着降低,常常导致车辆制动失效,失去方向控制的控制,容易打滑,并且制动距离显着延长,导致交通事故频繁发生。在桥梁上广泛使用的融雪冰技术是除冰剂法和机械除冰法。融雪剂法是大部分国家较为常用的融冰法,然而对周围环境、已有建筑和绿色植被均有消极影响。氯化物雪流对路面结构(钢筋,混凝土,沥青等)具有高度腐蚀性,是道路和桥梁安全的主要威胁之一。机械除冰是一种通过冰雪机械的直接作用消除冰雪危机危害的方法。但在涉及到具体的施工过程当中,通常受到路况,薄雪层,温度等条件的制约,用机器去除不同道路上的积雪和刨冰极为困难,同时,传统机械除雪会对甲板造成损坏,并在稍后阶段维护成本高。目前,热融雪冰技术还处于研发阶段。与机械除雪除冰方法相比,热融除冰技术是一种高效的桥面除雪方法。研究桥面电热法融雪化冰过程中桥面板的融雪化冰效果、经济性以及对桥面板的危害需要通过实验手段对桥面电热法融雪化冰的过程进行模拟进而积累实践依据以及寻找解决方案,然而,目前尚无有效的技术手段能够模拟桥面电热法融雪化冰和收集融雪化冰过程的试验数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种桥面电热法融雪化冰试验方法和试验装置,解决现有技术无法有效模拟桥面电热法融雪化冰和收集融雪化冰过程的试验数据。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置,其特征在于:包括发热电缆、混凝土桥面板模型、保温层、温度传感器和温度监控设备,所述发热电缆预埋在混凝土桥面板模型内,所述温度传感器分三层设置,第一层设置在发热电缆下方的混凝土桥面板模型下表面,第二设置在发热电缆上方的混凝土桥面板模型内,第三层设置在混凝土桥面板模型上表面,每一层温度传感器均在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内阵列分布,所有温度传感器均连接到温度监控设备,通过温度监控设备监控记录各测温点的温度数据,所述保温层设置在混凝土桥面板模型的四周和或桥面。作为改进,所述的混凝土桥面板模型包括依次叠加设置的钢筋混凝土层、沥青混凝土铺装层以及水泥砂浆面层,所述混凝土为C50,所述沥青混凝土铺装层为AC-13C,所述水泥砂浆为m7.5。作为改进,所述混凝土桥面板模型尺寸和配筋与混凝土简支T梁桥翼缘板相匹配,混凝土桥面板模型的四周围挡设有排水孔。作为改进,所述温度监控设备包括数据采集模块、无线终端和服务器,所述数据采集模块与温度传感器相连,采集温度数据后通过无线终端传递给服务器。作为改进,所述发热电缆为碳纤维发热线,两根碳纤维发热线上下方向叠加在一起,在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内呈U型来回布置,上部的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型上表面4-7cm,相邻两排碳纤维发热线之间间距25-35cm,最外侧的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型边缘15-25cm。作为改进,所述温度传感器在第一层和第三层内阵列设置形成测线一、测线二和测线三,所述测线一由与碳纤维发热线重合的温度传感器连线组成,所述测线二由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成,所述测线三由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成。作为改进,所述温度传感器在第二层内阵列设置形成测线四和测线五,所述测线四由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成,所述测线五由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成。所述保温层其目的为保证碳纤维发热线的热量能最大程度地传到路表,防止混凝土加热后热量沿四周散失,从而尽可能模拟实际情况。所述保温层包括三面保温处理和四面保温处理,模拟实际桥梁不同位置T梁的传热、散热规律。所述三面保温处理:对桥梁混凝土桥面板模型侧面的其中三面覆盖泡沫塑料板进行保温,模拟实际情况中连续T梁的边T梁,保留一个层面直接与空气接触。所述四面保温处理:对桥梁混凝土桥面板模型侧面全部覆盖泡沫塑料板进行保温,模拟实际情况中连续T梁的中间T梁;所述温度监控设备用以实时监控试验过程中混凝土桥面板模型各个部位的温度变化信息,由数据采集模块、无线终端设备组成,所述数据采集模块,与温度传感器相连,将各个测点的温度变化进行统一的收集和处理。所述无线终端设备,其内部安装有数据卡,与数据采集模块相连接,接收数据采集模块传来的数据,将串口数据转换为IP数据并通过无线网络将数据传送到服务器。本专利技术还提供一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、根据混凝土桥面板模型的大小制作模具,准备混凝土脱模油、塑料薄膜、钢筋骨架、普通混凝土、沥青混凝土、水泥砂浆、泡沫塑料板、发热电缆、温度传感器、数据采集模块和无线终端设备;步骤2、在所述模具内表面涂抹混凝土脱模油,将钢筋骨架放入所述模具内,依次浇筑所述普通混凝土、沥青混凝土及水泥砂浆,当混凝土浇筑至距离模具顶部3-6cm处时,布置发热电缆和温度传感器;步骤3、混凝土浇筑完成后,在混凝土上表面覆盖塑料薄膜,混凝土桥面板模型在常温条件下养护成型后,拆除所述模具和所述塑料薄膜,得到混凝土桥面板模型,在混凝土桥面板模型上表面和下表面布置所述温度传感器,数据采集模块与所述温度传感器通过有数据线连接,所述无线终端设备与所述数据采集模块通过数据线连接,制成试验装置;本专利技术还提供一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置制备方法,其特征在于,包括以下步骤:一种利用权利要求8所述试验装置进行融雪化冰的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、利用上述方法制备试验装置,将所述试验装置置于冷库内,可以进行不同保温条件下的温升试验、预加热试验和融雪化冰试验;步骤2、进行所述温升试验,对所述混凝土桥面板模型四周覆盖泡沫塑料板,形成所述保温层;试验开始前,让所述混凝土桥面板模型处于原始状态,表面不铺设水膜、冰层和雪层;在不同温度工况下,通过所述冷库对所述混凝土桥面板模型降温,然后给碳纤维发热线通电让所述混凝土桥面板模型升温,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;所述温升试验进行三组,每组选择不同的冷库环境温度进行;步骤3、进行在四面保温处理情况下的融雪化冰试验,对所述混凝土桥面板模型设置所述保温层,所述混凝土桥面板模型四周覆盖所述泡沫塑料板,形成保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度水膜,水膜随着所述混凝土桥面板模型在不同的温度工况下一起降温,然后给碳纤维发热线通电让混凝土桥面板模型升温,整个升温过程持续至混凝土桥面板模型表面冰层大面积融化,采集所述混凝土桥面板模型各个时间段的温度数据;在四面保温处理条件下,融雪化冰试验共进行3组,每组选择不同的冷库环境温度进行;步骤4、进行在三面保温处理情况下的融雪化冰试验,对所述混凝土桥面板模型三面覆盖所述泡沫塑料板,形成三面保温层,预先在所述混凝土桥面板模型表面铺设一定厚度水膜,水膜随着所述混凝土桥面板模型在不同的温度工况下一起降温,然后给碳纤维发热线通电让混凝土桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置,其特征在于:包括发热电缆、混凝土桥面板模型、保温层、温度传感器和温度监控设备,所述发热电缆预埋在混凝土桥面板模型内,所述温度传感器分三层设置,第一层设置在发热电缆下方的混凝土桥面板模型下表面,第二设置在发热电缆上方的混凝土桥面板模型内,第三层设置在混凝土桥面板模型上表面,每一层温度传感器均在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内阵列分布,所有温度传感器均连接到温度监控设备,通过温度监控设备监控记录各测温点的温度数据,所述保温层设置在混凝土桥面板模型的四周和或桥面。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置,其特征在于:包括发热电缆、混凝土桥面板模型、保温层、温度传感器和温度监控设备,所述发热电缆预埋在混凝土桥面板模型内,所述温度传感器分三层设置,第一层设置在发热电缆下方的混凝土桥面板模型下表面,第二设置在发热电缆上方的混凝土桥面板模型内,第三层设置在混凝土桥面板模型上表面,每一层温度传感器均在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内阵列分布,所有温度传感器均连接到温度监控设备,通过温度监控设备监控记录各测温点的温度数据,所述保温层设置在混凝土桥面板模型的四周和或桥面。2.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述的混凝土桥面板模型包括依次叠加设置的钢筋混凝土层、沥青混凝土铺装层以及水泥砂浆面层,所述混凝土为C50,所述沥青混凝土铺装层为AC-13C,所述水泥砂浆为m7.5。3.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述混凝土桥面板模型尺寸和配筋与混凝土简支T梁桥翼缘板相匹配,混凝土桥面板模型的四周围挡设有排水孔。4.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述温度监控设备包括数据采集模块、无线终端和服务器,所述数据采集模块与温度传感器相连,采集温度数据后通过无线终端传递给服务器。5.如权利要求1所述的试验装置,其特征在于:所述发热电缆为碳纤维发热线,两根碳纤维发热线上下方向叠加在一起,在与混凝土桥面板模型表面平行的平面内呈U型来回布置,上部的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型上表面4-7cm,相邻两排碳纤维发热线之间间距25-35cm,最外侧的碳纤维发热线距离混凝土桥面板模型边缘15-25cm。6.如权利要求5所述的试验装置,其特征在于:所述温度传感器在第一层和第三层内阵列设置形成测线一、测线二和测线三,所述测线一由与碳纤维发热线重合的温度传感器连线组成,所述测线二由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成,所述测线三由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成。7.如权利要求5所述的试验装置,其特征在于:所述温度传感器在第二层内阵列设置形成测线四和测线五,所述测线四由与碳纤维发热线垂直方向的温度传感器连线组成,所述测线五由相邻两排碳纤维发热线之间的中间处温度传感器连线组成。8.一种混凝土桥面热法融雪化冰的试验装置制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、根据混凝土桥面板模型的大小制作模具,准备混凝土脱模油、塑料薄膜、钢筋骨架、普通混凝土、沥青混凝土、水泥砂浆、泡沫塑料板、发热电缆、温度传感器、数据采集模块和无线终端设备;步骤2、在所述模具内表面涂抹混凝土脱模油,将钢筋骨架放入所述模具内,依次浇筑所述普通混凝土、沥青混凝土及水泥砂浆,当混凝土浇筑至距离模具顶部3-6cm处时,布置发热电缆和温度传感器;步骤3、混凝土浇筑完成后,在混凝土上表面覆盖塑料薄膜,混凝土桥面板模型在常温条件下养护成型后,拆除所述模具和所述塑料薄膜,得到混凝土桥面板模型,在混凝土桥面板模型上表面和下表面布置所述温度传感器,数据采集模块与所述温度传感器通...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖衡林余浩黄彩萍马强刘永莉陈智
申请(专利权)人:湖北工业大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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