半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置和模擬方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置和模擬方法，擴展模擬裝置包括環境箱、反射裂縫模擬平臺、反射裂縫測試系統和采集控制系統，環境箱底部設有基座；反射裂縫測試系統包括水平方向張開型反射裂縫測試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊。本發明專利技術裝置不僅可以從水平方向模擬張開型反射裂縫，還能從垂直方向上模擬剪切型反射裂縫，能夠對半剛性基層瀝青路面的實際反射裂縫的發生和擴展進行真實貼近的模擬，對路面結構設計中抗裂材料及結構的選擇提供了參考依據。

Semi rigid base asphalt pavement reflection crack propagation simulation device and simulation method

The present invention discloses a kind of semi-rigid base asphalt pavement reflection crack propagation simulation device and simulation method, extended simulation device including environment box, simulation platform, reflection crack testing system and the acquisition and control system of reflection crack, the environment at the bottom of the box is provided with a base; reflection crack testing system including horizontal open type reflective cracking test module and vertical direction shear reflection crack test module. The device of the invention can not only open reflective crack in the horizontal direction to vertical direction from the simulation, can simulate shear reflection crack, can the actual reflective crack of asphalt pavement with semi rigid base of the occurrence and propagation of simulated real close, provide a reference for crack structure and material selection in the design of pavement structure.

【技術實現步驟摘要】
半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置和模擬方法
本專利技術屬于公路工程半剛性基層瀝青路面抗反射裂縫研究
，具體涉及一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置和模擬反射裂縫評價方法。
技術介紹
鑒于我國的交通運輸行業的具體情況以及強基薄面的設計理念，以半剛性基層為主的瀝青路面是我國高速公路以及國省干線公路和其它市政道路的主要形式，然而這種形式的路面存在一個不可避免的弊病，就是反射裂縫。早期的反射裂縫如果不進行及時的處理，當裂縫貫穿于面層后，路表水的滲入，在行車荷載的作用下形成高壓水，行車荷載重復作用導致了沖刷和唧泥，使裂縫寬度和深度嚴重，不但影響了行車舒適性，更加速了路面的破壞。目前，學術界對于半剛性基層瀝青路面反射裂縫的成因已經達成了共識，認為主要是由于載荷和溫度應力造成的。傳統的材料強度理論認為：反射裂縫的出現是由于瀝青混合料損傷超過了路面結構所承受的閥值，但從實際的情況來看，并非如此。發生反射裂縫的瀝青路面并不是完全喪失了路面使用功能，只是局部發生病害，任由病害發展不做養護處理才會擴展和加重。而斷裂力學理論認為反射裂縫的形成主要是因為半剛性基層裂縫或者拼接拓寬路面接縫的存在。這種原始缺陷的存在是導致產生反射裂縫的根本原因。現在普遍認為，反射裂縫是由溫度應力誘發，并參與了其初期的發展，然后在載荷應力日積累月下，裂縫逐漸擴展，從量變達到質變，直至沿著路面結構層由下而上的擴展到面層。評價瀝青混合料的抗反射裂縫的室內試驗目前有：直接拉伸試驗、間接拉伸試驗、彎曲拉伸疲勞試驗、剪切疲勞試驗以及沖擊韌性試驗等等，這些實驗方法作為同類材料之間的橫向對比尚可，但是具體用來指導半剛性基層瀝青路面的設計和主要的抗反射裂縫的評價手段卻需要商榷。因為這些實驗方法主要是基于現象學法，沒有從反射裂縫的產生和擴展的機理入手，缺乏路面結構和其他因素的變化對路面反射裂縫的影響。綜上，可以看出目前對瀝青路面抵抗反射裂縫的能力評價和試驗評價手段并不能夠對半剛性基層瀝青路面的實際反射裂縫的發生和擴展進行很好的模擬。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，使得室內試驗更能真實貼近的去評價工程的實際問題，本專利技術的目的在于提供一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置和模擬方法，用于有效模擬車輛荷載和溫度應力通過半剛性基層路面原始缺陷附近力的狀態，有效模擬裂縫貫穿模型所需要的模擬次數和所模擬材料力學性能的衰減程度，通過這兩個評價指標評價不同材料的抗裂能力，以及不同路面結構類型的防裂效果。本專利技術的上述目的是通過下面的技術方案得以實現的：一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：包括環境箱、反射裂縫模擬平臺、反射裂縫測試系統和采集控制系統，環境箱底部設有基座；所述反射裂縫測試系統包括水平方向張開型反射裂縫測試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊；反射裂縫模擬平臺：包括相互隔開且平行設置的三塊平臺板，中間為固定在基座上的固定板，右側為滑動連接在基座上可水平滑動的移動板，左側為彈性連接在基座上可垂直運動的升降板，固定板右側設有用于探測移動板位移的第一位移傳感器；水平方向張開型反射裂縫測試模塊：設于反射裂縫模擬平臺移動板的右側，包括水平方向動力裝置、連接在水平方向動力裝置和移動板之間的連接橫梁和連接在水平方向動力裝置和移動板之間的水平方向荷載傳感器；水平方向動力裝置帶動移動板左右往復運動；垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊：包括加載單元、調節單元、動力單元和支撐單元；所述支撐單元固定在基座上并設有水平軸，水平軸設于反射裂縫模擬平臺上方；所述加載單元滑動設于水平軸上，包括加載頭、給加載頭負重的重力荷載裝置和探測加載單元位移的第二位移傳感器，加載頭與重力荷載裝置之間設有垂直方向荷載傳感器；所述調節單元為設于重力荷載裝置下方的可升降調節裝置，并與加載單元固定連接；所述動力單元與加載單元固定連接，帶動加載單元左右往復運動；其中，第一位移傳感器、水平方向動力裝置、水平方向荷載傳感器、垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊的動力單元、垂直方向荷載傳感器及第二位移傳感器與采集控制系統連接。環境箱內可以設置控制溫度和濕度的裝置，模擬特定溫度和濕度的工況。進一步地，所述水平方向動力裝置包括液壓執行機和為其提供動力的伺服液壓油站，液壓執行機通過連接橫梁和水平方向荷載傳感器與反射裂縫模擬平臺的移動板連接。進一步地，所述水平方向荷載傳感器為螺紋管載荷傳感器。進一步地，所述加載單元還包括支架平臺，支架平臺滑動連接于水平軸上；重力荷載裝置通過兩根導柱穿過支架平臺，導柱另一端固定在垂直方向荷載傳感器上方的橫桿上，垂直方向荷載傳感器一端和橫桿連接，另一端和加載頭連接；可升降調節裝置固定在支架平臺上。進一步地，所述支架平臺下方固定連接三個滑塊，三個滑塊分別滑動連接在水平軸上，且中間滑塊的兩側設有限位彈簧，限位彈簧的另一端固定在水平軸上。進一步地，所述動力單元包括電機和連桿機構，電機通過連桿機構與加載單元固定連接。進一步地，所述重力荷載裝置由多個數量可調的重塊組成。進一步地，所述垂直方向荷載傳感器為S型載荷傳感器。進一步地，所述固定板、移動板和升降板分別由上板和下板固定形成；固定板通過下板固定在基座上，移動板通過下板滑動連接在基座上并與連接橫梁、水平方向荷載傳感器連接，升降板通過設于下板下方的彈簧彈性固定在基座上。一種采用上述模擬裝置模擬半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展的方法，包括水平方向張開型反射裂縫擴展模擬方法和垂直方向剪切型反射裂縫模擬方法，其特征在于，水平方向張開型反射裂縫擴展模擬方法包括：S1，按照反射裂縫模擬平臺的固定板和移動板的尺寸制作待測瀝青路面試件；S2，將待測試件固定在反射裂縫模擬平臺的固定板和移動板上；S3，設定水平方向加載參數，啟動水平方向動力裝置至模擬過程結束；垂直方向剪切型反射裂縫模擬方法包括：S1，按照反射裂縫模擬平臺的固定板和升降板的尺寸制作待測瀝青路面試件；S2，將待測試件固定在反射裂縫模擬平臺的固定板和升降板上；S3，設定垂直方向加載參數，啟動動力單元至模擬過程結束；模擬水平方向張開型反射裂縫前通過調節單元將加載單元升起，模擬垂直方向剪切型反射裂縫時通過調節單元將加載單元降下。水平方向的張開型反射裂縫的模擬裝置的工作原理為：首先在原動機1驅動下，伺服液壓油站2產生壓力，在液壓執行機3的作用下將力傳遞給連接橫梁4，連接橫梁4固定焊接在移動板6的下板上，螺紋管載荷傳感器6連接在液壓執行機3和移動板6下板之間，能夠隨時感應水平拉應力的大小。固定板7和移動板6之間存在間隙，第一位移傳感器8安裝在固定板7的右端，當移動板6在力的作用下在水平方向做往復運動時，第一位移傳感器8能夠感知移動板6的位移，傳感器將數據傳輸進計算機。其中伺服液壓油站2和液壓執行機3由計算機控制，通過計算機選擇恒定應變控制，使得每次移動板6從起點移動到固定的位移，然后再回到起點為一個周期，周而復始加載循環過程。移動板6和固定板7組成的模擬平臺用來支撐待測試件14，移動板6和固定板7分別有兩層，通過螺栓10連接，上下板之間的中心處有定位孔12和定位銷13，待測試件14和模擬平臺之間通過環氧類的膠粘劑15粘接，保證了待測試件14和固定板7與移動板6之間沒有相對滑動。移動板6的下板連接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：包括環境箱、反射裂縫模擬平臺、反射裂縫測試系統和采集控制系統，環境箱底部設有基座；所述反射裂縫測試系統包括水平方向張開型反射裂縫測試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊；反射裂縫模擬平臺：包括相互隔開且平行設置的三塊平臺板，中間為固定在基座上的固定板，右側為滑動連接在基座上可水平滑動的移動板，左側為彈性連接在基座上可垂直運動的升降板，固定板右側設有用于探測移動板位移的第一位移傳感器；水平方向張開型反射裂縫測試模塊：設于反射裂縫模擬平臺移動板的右側，包括水平方向動力裝置、連接在水平方向動力裝置和移動板之間的連接橫梁和連接在水平方向動力裝置和移動板之間的水平方向荷載傳感器；水平方向動力裝置帶動移動板左右往復運動；垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊：包括加載單元、調節單元、動力單元和支撐單元；所述支撐單元固定在基座上并設有水平軸，水平軸設于反射裂縫模擬平臺上方；所述加載單元滑動設于水平軸上，包括加載頭、給加載頭負重的重力荷載裝置和探測加載單元位移的第二位移傳感器，加載頭與重力荷載裝置之間設有垂直方向荷載傳感器；所述調節單元為設于重力荷載裝置下方的可升降調節裝置，并與加載單元固定連接；所述動力單元與加載單元固定連接，帶動加載單元左右往復運動；第一位移傳感器、水平方向動力裝置、水平方向荷載傳感器、垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊的動力單元、垂直方向荷載傳感器及第二位移傳感器分別與采集控制系統連接。...

【技術特征摘要】
1.一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：包括環境箱、反射裂縫模擬平臺、反射裂縫測試系統和采集控制系統，環境箱底部設有基座；所述反射裂縫測試系統包括水平方向張開型反射裂縫測試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊；反射裂縫模擬平臺：包括相互隔開且平行設置的三塊平臺板，中間為固定在基座上的固定板，右側為滑動連接在基座上可水平滑動的移動板，左側為彈性連接在基座上可垂直運動的升降板，固定板右側設有用于探測移動板位移的第一位移傳感器；水平方向張開型反射裂縫測試模塊：設于反射裂縫模擬平臺移動板的右側，包括水平方向動力裝置、連接在水平方向動力裝置和移動板之間的連接橫梁和連接在水平方向動力裝置和移動板之間的水平方向荷載傳感器；水平方向動力裝置帶動移動板左右往復運動；垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊：包括加載單元、調節單元、動力單元和支撐單元；所述支撐單元固定在基座上并設有水平軸，水平軸設于反射裂縫模擬平臺上方；所述加載單元滑動設于水平軸上，包括加載頭、給加載頭負重的重力荷載裝置和探測加載單元位移的第二位移傳感器，加載頭與重力荷載裝置之間設有垂直方向荷載傳感器；所述調節單元為設于重力荷載裝置下方的可升降調節裝置，并與加載單元固定連接；所述動力單元與加載單元固定連接，帶動加載單元左右往復運動；第一位移傳感器、水平方向動力裝置、水平方向荷載傳感器、垂直方向剪切型反射裂縫測試模塊的動力單元、垂直方向荷載傳感器及第二位移傳感器分別與采集控制系統連接。2.根據權利要求1所述的半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：所述水平方向動力裝置包括液壓執行機和為其提供動力的伺服液壓油站，液壓執行機通過連接橫梁和水平方向荷載傳感器與反射裂縫模擬平臺的移動板連接。3.根據權利要求1或2所述的半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：所述水平方向荷載傳感器為螺紋管載荷傳感器。4.根據權利要求1所述的半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴展模擬裝置，其特征在于：所述加載單元還包括支架平臺，支架平臺滑動連接于水平軸上；重力荷載裝置通過兩根導柱穿過支...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王永維，李強，張生貴，劉寧，劉偉，田明有，申孝昌，楊志鵬，鐘海燕，白卿，鄭炳鋒，朱富萬，李鋒，韓鵬，
申請(專利權)人：蘇交科集團股份有限公司，青海省收費公路管理處，青海省公路科研勘測設計院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32