一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置及方法，该装置包括工作平台和安装在工作平台上的环境箱，在工作平台上还设置有动力组件和与动力组件电连接的控制器，在环境箱的底部并列设置有至少2组车辙实验平台，动力组件与车辙实验平台连接并为车辙实验平台提供动力，在环境箱的顶部设置有与车辙实验平台正对的热源，本发明专利技术考虑了温度、道路纵坡的对车辙贡献率的影响，完善了车辙贡献率指标，提出了短期车辙贡献率和长期车辙贡献率以及包括车辙温度影响因子在内的新的评价指标，可以真实反映沥青路面结构组合、道路纵坡、温度梯度等实际状况，进而确定服役期各结构层对沥青路面总体车辙的贡献率。

【技术实现步骤摘要】
一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置及方法
本专利技术属于沥青路面结构性能研究
，特别涉及一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置及方法。
技术介绍
高速公路沥青路面多为三层式组合结构，结构组合对沥青路面总体抗车辙性能的影响显著，各结构层对沥青路面总体车辙的贡献率差异很大。车辙试验方法最初由英国TRRL开发的，由于试验方法本身比较简单，试验结果直观且与实际沥青路面的车辙相关性甚好，因此得到了广泛的应用。车辙试验是一种模拟实际滚轮荷载在路面上行走而形成车辙的工程试验方法：从广义上讲包括了室内往复车辙试验，旋转车辙试验，大型环道试验、直道试验、野外现场加速加载试验等都可认为是属于车辙试验的范畴，这些试验最基本的和共同的原理就是通过采用滚轮在板块状试件或路面结构上反复行走，观察和检测试块或路面结构的响应，用动稳定度或车辙深度来表征试验结果。车辙试验是评价沥青混合料在规定温度条件下反抗塑性流动变形能力的方法，通过板块状试件与滚轮之间的往复相对运动，使试块在滚轮的重复荷载作用下产生压密、剪切、推移和流动，从而产生车辙。车辙试验是一种工程试验方法，试验结果可用于建立经验公式来猜测沥青路面车辙深度，或用于检测沥青混合料的抗车辙能力。车辙试验的最大的特点是能够充分模拟沥青路面上滚轮行驶的实际情况，在用于试验研究时，还可以改变温度、荷载、试件厚度、尺寸、成型条件等等，以模拟路面的实际情况，搞清楚各种因素变化对车辙变形的影响。目前，世界上广泛采用的是室内小型往复式车辙试验机进行沥青混合料抗车辙性能试验，在进行车辙试验时，可观察到轮辙形成的全过程。对于沥青路面的抗车辙性能检测的技术主要存在以下问题：(1)采用30cm*30cm*5cm的单层板式试件进行车辙试验，以动稳定度或者车辙深度为指标评价沥青混合料的抗车辙性能，也有采用双层板式试件评价复合结构的抗车辙性能。但是，仅以单层或者双层板式试件只能评价路面结构的总体车辙深度。(2)现有技术在试验过程中，不能实现道路纵坡的模拟；不能反映沥青路面随厚度变化而表现出的温度梯度；受试模的影响，不能实现多层路面结构的试件制作与试验。因此，无法精细确定服役期沥青路面各结构层的短期车辙贡献率以及长期车辙贡献率。针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了更为合理的技术方案，可以真实反映沥青路面结构组合、道路纵坡、温度梯度等实际状况，进而确定服役期各结构层对沥青路面总体车辙的贡献率。
技术实现思路
为了解决现有技术所存在的不足，本专利技术提供了一种能够真实模拟沥青路面的坡度以及温度由表向内纵向传递的实况，使所得车辙实验的结果更准确的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置。本专利技术还提供了一种用上述评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置实现的沥青路面结构层抗车辙性能评价方法。本专利技术所采用的技术方案如下：该试验装置包括工作平台和安装在工作平台上的环境箱，在工作平台上还设置有动力组件和与动力组件电连接的控制器，在环境箱的底部并列设置有至少2组车辙实验平台，动力组件与车辙实验平台连接并为车辙实验平台提供动力，在环境箱的顶部设置有与车辙实验平台正对的热源；所述车辙实验平台包括升降支架、轮载固定杆、滚轮、试模、隔热层、定位板、平板小车以及导轨，其中，升降支架与动力组件连接并由动力组件提供动力带动升降支架的横梁升降，在升降支架的横梁中部通过轮载固定杆设置有滚轮，导轨固定在环境箱的底部，平板小车设置在导轨上并可沿着导轨行走，平板小车通过连接轴与动力组件连接并由动力组件提供动力带动其在导轨上作往复运动，在平板小车的上方设置有定位板，定位板的一侧与平板小车铰接，另一侧通过球铰与平板小车连接并且可通过球铰升降调整定位板的坡度，在定位板上设置有试模，使试模中的试件与滚轮正对，在试模的外壁上设置有隔热层；在升降支架的横梁上设置有通过导线与计算机连接的压力传感器和位移传感器；计算机还通过导线与布设在试件中的温度传感器连接。上述定位板的坡度是0～10％。上述温度传感器包括第一温度传感器和第四温度传感器以及第二温度传感器和第三温度传感器，第一温度传感器设置在试件的上面层，第二温度传感器和第三温度传感器设置在试件中面层的上、下表面，第四温度传感器设置在试件的下面层层底。上述热源是碘钨灯或自然光灯光。一种用上述的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置的沥青路面结构层抗车辙性能评价方法包括以下步骤组成：(1)按照常规路面结构成型方法成型试件，沿着试件的厚度方向在试件的上面层、中面层以及下面层分别布设温度传感器，将试模侧壁包裹隔热层，使其只能从试件的上表面吸收热量并向内层进行热传递，并设定环境箱的温度、滚轮作用在试件上的荷载、定位板的坡度以及平板小车的运动速度，通过调整升降支架控制滚轮与试件的接触面上的作用力大小；(2)待环境箱的温度上升至设定温度，并且温度传感器测得的试件表面温度达到设定温度时，控制器控制动力组件启动，动力组件通过传动组件带动平板小车在导轨上作往复运动，进而带动试模上的试件运动，使固定在升降支架上的滚轮在试件上表面碾压，随着定位板的垂直高度增加，滚轮作用在试件上的荷载增大，由压力传感器和位移传感器实时采集信息并将其传送至计算机进一步处理，直至车辙实验结束；(3)对试件进行切割处理，测量其各结构层的车辙量，按照下式计算出沥青路面结构层的抗车辙性能，即车辙贡献率Ui和车辙温度影响因子Pi，车辙贡献率Ui＝各结构层车辙深度di/结构层总车辙深度d总车辙温度影响因子Pi＝各结构层车辙深度di/结构层平均温度TiTi为设置在试件上面层、中面层以及下面层的各温度传感器(8)所监测温度的平均值，i＝1,2,3。在步骤(1)之间还可以包括步骤(a)，具体是：将轮碾固定在轮载固定杆上，在试模中按照常规方法成型试件，将轮碾拆卸后换装滚轮。在步骤(2)与步骤(3)之间还可以包括还包括步骤(b)，具体是将车辙实验结束后的试件在常温环境中放置一天，进行老化处理；对应步骤(3)即为：对老化后的试件进行切割处理，测量其各结构层的车辙量，按照下式计算出沥青路面结构层的长期车辙贡献率Uli和长期车辙温度影响因子Pli，长期车辙贡献率Uli＝老化后各结构层车辙深度dli/结构层总车辙深度d总长期车辙温度影响因子Pli＝老化后各结构层车辙深度dli/结构层平均温度Ti。本专利技术的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置及方法，考虑了温度、道路纵坡的对车辙贡献率的影响，提出了短期车辙贡献率、长期车辙贡献率的确定方法以及包括车辙温度影响因子在内的新的评价指标，可以真实反映沥青路面结构组合、道路纵坡、温度梯度等实际状况，进而确定服役期各结构层对沥青路面总体车辙的贡献率，并且可以用于评价不同沥青路面中各结构层的车辙贡献率，对沥青路面的性能研究提供了可靠依据。附图说明图1为实施例1的装置结构示意图。图2为图1中车辙实验平台4的结构示意图。图3为图2中隔热层4-8的安装示意图。图4为图2中定位板4-5的安装示意图。图5为图1中温度传感器8的布设示意图。具体实施方式现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行进一步说明，但是本专利技术不仅限于下述的实施情形。实施例1如图1所示，本实施例的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置是由工作平台1、环境箱3、动力组件2、控制器9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置，包括工作平台(1)和安装在工作平台(1)上的环境箱(3)，在工作平台(1)上还设置有动力组件(2)和与动力组件(2)电连接的控制器(9)，其特征在于：在环境箱(3)的底部并列设置有至少2组车辙实验平台(4)，动力组件(2)与车辙实验平台(4)连接并为车辙实验平台(4)提供动力，在环境箱(3)的顶部设置有与车辙实验平台(4)正对的热源(5)；所述车辙实验平台(4)包括升降支架(4‑1)、轮载固定杆(4‑3)、滚轮(4‑2)、试模(4‑4)、隔热层(4‑8)、定位板(4‑5)、平板小车(4‑6)以及导轨(4‑7)，其中，升降支架(4‑1)与动力组件(2)连接并由动力组件(2)提供动力带动升降支架(4‑1)的横梁升降，在升降支架(4‑1)的横梁中部通过轮载固定杆(4‑3)设置有滚轮(4‑2)，导轨(4‑7)固定在环境箱(3)的底部，平板小车(4‑6)设置在导轨(4‑7)上并可沿着导轨(4‑7)行走，平板小车(4‑6)通过连接轴与动力组件(2)连接并由动力组件(2)提供动力带动其在导轨(4‑7)上作往复运动，在平板小车(4‑6)的上方设置有定位板(4‑5)，定位板(4‑5)的一侧与平板小车(4‑6)铰接，另一侧通过球铰(4‑9)与平板小车(4‑6)连接并且可通过球铰(4‑9)升降调整定位板(4‑5)的坡度，在定位板(4‑5)上设置有试模(4‑4)，使试模(4‑4)中的试件与滚轮(4‑2)正对，在试模(4‑4)的外壁上设置有隔热层(4‑8)；在升降支架(4‑1)的横梁上设置有通过导线与计算机(10)连接的压力传感器(7)和位移传感器(6)；计算机(10)还通过导线与布设在试件中的温度传感器(8)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置，包括工作平台（1）和安装在工作平台（1）上的环境箱（3），在工作平台（1）上还设置有动力组件（2）和与动力组件（2）电连接的控制器（9），其特征在于：在环境箱（3）的底部并列设置有至少2组车辙实验平台（4），动力组件（2）与车辙实验平台（4）连接并为车辙实验平台（4）提供动力，在环境箱（3）的顶部设置有与车辙实验平台（4）正对的热源（5）；所述车辙实验平台（4）包括升降支架（4-1）、轮载固定杆（4-3）、滚轮（4-2）、试模（4-4）、隔热层（4-8）、定位板（4-5）、平板小车（4-6）以及导轨（4-7），其中，升降支架（4-1）与动力组件（2）连接并由动力组件（2）提供动力带动升降支架（4-1）的横梁升降，在升降支架（4-1）的横梁中部通过轮载固定杆（4-3）设置有滚轮（4-2），导轨（4-7）固定在环境箱（3）的底部，平板小车（4-6）设置在导轨（4-7）上并可沿着导轨（4-7）行走，平板小车（4-6）通过连接轴与动力组件（2）连接并由动力组件（2）提供动力带动其在导轨（4-7）上作往复运动，在平板小车（4-6）的上方设置有定位板（4-5），定位板（4-5）的一侧与平板小车（4-6）铰接，另一侧通过球铰（4-9）与平板小车（4-6）连接并且通过球铰（4-9）升降调整定位板（4-5）的坡度，在定位板（4-5）上设置有试模（4-4），使试模（4-4）中的试件与滚轮（4-2）正对，在试模（4-4）的外壁上设置有隔热层（4-8）；在升降支架（4-1）的横梁上设置有通过导线与计算机（10）连接的压力传感器（7）和位移传感器（6）；计算机（10）还通过导线与布设在试件中的温度传感器（8）连接。2.根据权利要求1所述的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置，其特征在于：所述定位板（4-5）的坡度是0~10%。3.根据权利要求1所述的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置，其特征在于：所述温度传感器（8）包括第一温度传感器（8-1）和第四温度传感器（8-4）以及第二温度传感器（8-2）和第三温度传感器（8-3），第一温度传感器（8-1）设置在试件的上面层层表，第二温度传感器（8-2）和第三温度传感器（8-3）设置在试件中面层的上、下表面，第四温度传感器（8-4）设置在试件的下面层层底。4.根据权利要求1所述的评价沥青路面结构层抗车辙性能的试验装置，其特征在于：所述热源（5）是碘钨灯或自然光灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张久鹏，朱存贞，胡壮，刘国强，裴建中，郭琦琪，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61