[发明专利]一种基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等厚度路面结构疲劳试验装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种在模型箱中构建路基路面模型并通过对其加载一定频率和荷载的作用力来测量传感器的输出数据实现实验分析的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置及方法。

背景技术

沥青路面疲劳破坏机理的实验研究方法可分为室内试验和加速加载试验两大类。沥青混合料室内小型疲劳试验的方法较多，主要有弯曲疲劳试验、直接拉伸疲劳试验、间接拉伸疲劳试验等。室内试件的试验方法主要研究沥青混合料试件的疲劳特性，脱离了路面实际受力状态和环境的影响，所以试验结果和实际情况相去甚远，因而能更加真实模拟路面实际受力状态的加速加载试验就应运而生。由于加速加载设备数量的限制，国内仅有个别学者采用加速加载设备对沥青路面的疲劳性能进行研究，而且加速加载进口设备一般价格在1800万左右，耗资巨大，加载周期长，试验费用高（每次费用在几十万到几百万不等），无法广泛推广。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置及方法。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，包括路基路面模型和MTS加载装置，路基路面模型与待试验的实际道路采用相同材料和等厚度结构修筑，MTS加载装置上设置有施加作用力的MTS作用头；其特别之处在于：所述路基路面模型位于MTS作用头的下方，MTS作用头的下端固定有加载头，加载头的下表面为圆弧形，加载头上固定有与汽车轮胎相一致的橡胶层；MTS作用头通过驱使加载头向路基路面模型的表面施加相应频率和荷载的作用力，路基路面模型中设置有若干测量路面结构动力响应的传感器。由于路基路面模型与实际道路的材料和路面厚度完全相同，因此称为等厚度路面结构模型。

其中，为了更加真实的模拟出实际车轮荷载，橡胶层取自实际载重车轮胎与地面接触的部分，且其尺寸与加载头相一致。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述路基路面模型修筑于模型箱中，路基路面模型由下至上依次为土基层、底基层、基层和面层，底基层、基层和面层所采用的原料分别为二灰碱渣稳定土、水泥稳定碎石和沥青混凝土；所述传感器设置于面层中。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述MTS加载装置由底座、固定于底座上的两个竖梁以及固定于两竖梁顶端的横梁组成，横梁上设置有驱动杆，MTS作用头固定于驱动杆的下端。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述加载头通过四个螺栓与MTS作用头相固定，加载头上设置有与螺栓相配合的螺栓孔；加载头下表面圆弧所在圆的半径为0.5m。加载头所在圆采用0.5m的半径，使其与载重车的轮胎半径基本一致。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述路基路面模型的横截面的规格为2m*2m、1m*2m、2m*3m或者3m*3m，所述土基层、底基层、基层和面层的厚度可根据实验方案进行设计实施，如分别选取为80cm、30cm、25cm和8cm。

本发明的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置的实验方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：