[发明专利]模拟交通荷载的道路融冰模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.模拟交通荷载的道路融冰模型试验装置的试验方法，包括以下步骤：

①将沥青道路模型安置在交通荷载施加装置下方，在沥青道路模型上表面合适位置安装好结冰探头(29)，将加热导线(27)、光纤光栅应变传感器(28)与控制器(30)相连，控制作动器(2)的伸缩，保持荷载滚轮(12)与沥青道路模型表面不接触；

②开启低温设备与温度保持装置，调试各个传感器状态并清零数据；

③在沥青道路模型上泼一层水，控制温度使其表面覆盖上一层薄冰，保持控制温度不变，通过结冰探头(29)监测冰的覆盖情况；

④通过控制加热导线(27)向沥青道路模型提供热量，使道路模型表面的冰融化；

⑤控制作动器(2)使作动器伸缩杆(3)伸长，荷载滚轮(12)与沥青道路模型表面发生接触，随后增加作动器(2)输出的轴力，继而控制电机(7)转动，向沥青道路模型施加循环交通荷载；

⑥根据模拟的道路类型、交通指标和气候条件，制备不同的沥青道路模型，模拟不同的低温条件和加热速率，设置不同的竖向压力水平、电机转动速率和荷载施加时间，监测记录光纤光栅应变传感器(28)的应变数据；

⑦试验结束后，测量沥青道路模型的变形情况，配合光纤光栅应变传感器(28)记录的应变数据，分析沥青道路的耐久度特性；

模拟交通荷载的道路融冰模型试验装置，其特征在于：整个模型试验装置位于恒温模型实验室中，模型试验装置由沥青道路模型、交通荷载施加装置、伺服油源(1)、控制器(30)组成；

所述的恒温模型实验室为实验平台提供封闭的室内空间，配备有低温设备与温度保持装置，可以保证模拟交通荷载的道路融冰模型试验装置能够长时间处于0℃以下的低温试验条件中；

所述伺服油源(1)为向作动器(2)提供动力的机械装置，所述控制器(30)为整个装置的控制单元，伺服油源(1)、作动器(2)、电机(7)及传感器均与其直接相连，并受其控制；

所述的沥青道路模型自上而下包括：道路模型面层上层(21)、道路模型面层中层(22)、道路模型面层下层(23)、道路模型基层(24)、道路模型底基层(25)和道路模型垫层(26)，在道路模型基层(24)中部预先埋置“S”型纵向排布的加热导线(27)，在道路模型面层下层(23)中部预先埋置平行横向排布的光纤光栅应变传感器(28)，在道路模型面层上层(21)放置结冰探头，所述道路模型按照沥青路面铺设规范进行预制施工，养护脱模后放置在交通荷载施加装置下方；

所述加热导线(27)直接与控制器(30)相连，由控制器(30)控制其发热效率，所述光纤光栅应变传感器(28)与控制器(30)相连，由控制器(30)接收记录其监测应变信号；

所述交通荷载施加装置包括：作动器(2)、作动器伸缩杆(3)、压力传感器(4)、位移传感器(5)、循环荷载箱(6)、电机(7)、电机传动轮(8)、荷载滚轮传动轮(9)、荷载滚轮轴(10)、传动带(11)、荷载滚轮(12)、荷载滚轮支架(13)、框架柱(14)、框架梁(15)、循环荷载箱框架(16)、循环荷载箱承载板(17)、循环荷载箱面板(18)、电机支架(19)、轴承(20)；

框架柱(14)和框架梁(15)形成门型框架，作为交通荷载施加装置的反力支架；作动器(2)竖向安装于框架梁(15)的上部，作动器(2)的上端固定有位移传感器(5)，作动器(2)的作动器伸缩杆(3)穿过框架梁(15)，其下端与压力传感器(4)相连，压力传感器(4)固定在循环荷载箱承载板(17)上，循环荷载箱承载板(17)牢固固定在循环荷载箱(6)上方；循环荷载箱(6)为框架型箱体结构，其外部由多块循环荷载箱面板(18)安装在循环荷载箱框架(16)构成，循环荷载箱框架(16)是循环荷载箱(6)主要传力结构；电机支架(19)牢固吊装在循环荷载箱框架(16)上部框架的下方，电机(7)安装在电机支架(19)的底板上，电机(7)的转轴向下伸出，连接两个电机传动轮(8)；两根荷载滚轮轴(10)竖向安装在循环荷载箱框架(16)内的前后位置，两根荷载滚轮轴(10)的中部分别配置一个荷载滚轮传动轮(9)，两个荷载滚轮传动轮(9)分别通过传动带(11)与荷载滚轮传动轮(9)相连，电机(7)转动带动电机传动轮(8)高速转动，通过传动带(11)带动荷载滚轮传动轮(9)低速转动；两根荷载滚轮轴(10)的下端分别连接固定一个“Y”型的荷载滚轮支架(13)，每个荷载滚轮支架(13)的三个端部分别固定一个荷载滚轮(12)；两根荷载滚轮轴(10)通过固定在循环荷载箱框架(16)上对应位置的轴承(20)提供稳定的支撑；两组一共六个荷载滚轮(12)直接与沥青道路模型的上表面接触；

作动器(2)、压力传感器(4)、位移传感器(5)均直接与控制器(30)相连，控制器(30)控制作动器(2)的伸缩情况和施加轴力大小，电机(7)直接与控制器(30)相连，控制器(30)控制电机(7)的旋转速率，使得电机荷载滚轮(12)能够按照设定的竖向压力和旋转速率向沥青道路模型施加循环交通荷载。