一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀及試驗方法技術

一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀及試驗方法，包括平臺，平臺上設置有用于放置試樣的動水試驗箱，試樣上設置有用于對試樣進行來回碾壓的車輪；平臺上還豎直設置有機架，機架頂部設置有橫梁，橫梁上設置有用于對車輪進行加壓的加壓系統；車輪連接有轉動系統并由轉動系統帶動，車輪前后設置有用于對試樣進行動水沖刷的噴頭。本發明專利技術通過加壓系統對車輪加壓，并可根據試驗需要對加壓系統進行調整，使其符合試驗所需的壓力，并且能夠對壓力進行精確控制，該加壓系統能夠較為真實地模擬路面在積水路面上行駛時產生的動水壓力作用。本發明專利技術結構合理、使用方便，體積小巧、便于搬運，成本較低，易于實現，適合推廣使用。

A test apparatus and test method for simulating fatigue load and dynamic water scour

A simulation of fatigue load and dynamic test instrument and test methods, including water erosion under the action of the platform, the platform is provided with the sample for placing the hydrodynamic test box, sample is arranged on the wheel for rolling back and forth on the specimen; the platform is also arranged vertically with a rack, rack is arranged on the top of the beam, the beam is set for the wheel pressure pressurization system; the wheel is connected with a rotating system and driven by the rotation of the wheel is provided with a system, before and after used for nozzle dynamic water scouring on the sample. The invention of the wheel pressure through the pressurization system, and according to the need to adjust the pressure system, to meet the required test pressure, and can accurately control the pressure, the pressure system can be simulated road when the hydrodynamic pressure in the water on the road. The invention has the advantages of reasonable structure, convenient use, small size, convenient transportation, low cost and easy realization, and is suitable for popularization and use.

【技術實現步驟摘要】
一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀及試驗方法
本專利技術屬于路面材料測試
，具體涉及到一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀及試驗方法。
技術介紹
在工程實際中，路面的破壞不是單一因素引起的，由于路面是直接暴露在自然環境中的結構物，路面不僅會受到荷載的碾壓作用，還會受到各種環境的綜合作用，在降雨或表面積水的路面上，汽車高速行駛在被水膜覆蓋的路面上，輪胎與路面之間會形成動水壓力，又由于路面存在裂縫的原因，水或多或少會進入路面的內部，當輪胎通過時，由于動水壓力的作用進而對路面結構內部材料產生沖刷，這種在動水壓力作用下的不斷沖刷下，路面就會由于動水壓力的沖刷而發生破壞。此外，在冰雪天氣下，很多地區常會使用除冰鹽來融冰，冰雪溶化后路面上存在的融冰鹽溶液會對路面產生溶蝕作用，從而加速了路面的破壞。目前，國內外常見的評價路面材料沖刷性能的設備主要有旋轉刷、振動臺，旋轉刷為旋轉鋼絲刷，試驗過程中旋轉刷對試件表面進行干磨刷，通過不同試件被鋼絲刷刷下的材料顆粒的重量來衡量材料抗沖刷能力的強弱，這種用旋轉刷測試路面材料抗沖刷的方法的缺點是不能有效模擬水的作用；用振動臺試驗裝置在試驗過程中考慮了水對試件的侵蝕作用及路面面層在行車荷載的作用下對飽水基層頂面的“泵吸作用”。但這種方法的缺點是不能有效把握沖刷作用力和沖刷次數，且沖刷面不能唯一確定，試驗誤差較大。《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTGE51-2009)中提出材料抗沖刷試驗方法，由于該試驗設備價格昂貴導致不能廣泛應用。因此，應開發一種價格適中、操作簡單、可控并能夠模擬路面材料在疲勞荷載和動水壓力耦合作用下的試驗儀器。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀及試驗方法，該儀器通過車輪不斷在試件上來回碾壓，產生疲勞荷載作用，通過水泵產生動水壓力，能夠較好地模擬路面材料在疲勞荷載與動水沖刷耦合作用下的工作狀態。為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，包括平臺，平臺上設置有用于放置試樣的動水試驗箱，試樣上設置有用于對試樣進行來回碾壓的車輪；平臺上還豎直設置有機架，機架頂部設置有橫梁，橫梁上設置有用于對車輪進行加壓的加壓系統；車輪連接有轉動系統并由轉動系統帶動，車輪前后設置有用于對試樣進行動水沖刷的噴頭。本專利技術進一步的改進在于，所述加壓系統包括設置在橫梁上并能夠沿橫梁滑動的兩個滑塊，兩個滑塊的頂部設置有頂板，頂板底面設置有液壓油缸，液壓油缸的壓頭底端連接有水平放置的平板，車輪設置在平板下方的支架上。本專利技術進一步的改進在于，所述轉動系統包括驅動器，所述驅動器與車輪相連，車輪的輪軸上安裝有從動輪盤；驅動器通過驅動軸帶動驅動輪盤轉動，驅動輪盤和從動輪盤之間設置有皮帶。本專利技術進一步的改進在于，所述平臺下方設置有控制面板，并且控制面板上設置有計數器、指示燈、下降按鈕、上升按鈕、水泵開關按鈕、驅動器開關按鈕、電源指示燈以及電源按鈕；其中，計數器與驅動器相連，上升按鈕和下降按鈕均與加壓系統相連，驅動器開關按鈕與驅動器相連。本專利技術進一步的改進在于，所述平臺底面設置有若干用于支撐平臺的底架，底架之間設置有底板，底板上設置有水泵和蓄水箱，蓄水箱的出口經水泵與噴頭相連。本專利技術進一步的改進在于，所述底板上還設置有液壓油泵，液壓油泵通過進油導管與液壓油缸連接。本專利技術進一步的改進在于，所述水泵經入水導管與噴頭連接，在入水導管距離噴頭20cm處設置有水壓變送器，水壓變送器與設置在控制面板上的水壓顯示器相連。本專利技術進一步的改進在于，所述動水試驗箱底部設置有出水口，出水口處設置有出水閥門；出水口通過出水導管與蓄水箱相連。本專利技術進一步的改進在于，所述車輪輪軸中心處設置有壓力傳感器，壓力傳感器連接有壓力顯示器。一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗方法，包括以下步驟：(1)首先按下控制面板上的上升按鈕，使加壓系統帶動車輪上升到合適高度，然后把試件放入動水試驗箱中，并將試件進行固定，再按下控制面板上的下降按鈕使加壓系統下降至車輪接觸試件處停止；(2)調節液壓油泵控制閥門，同時觀察加壓系統上的壓力顯示器的數值，當達到試驗所需壓力時不再繼續加壓；(3)打開水泵開關按鈕，調節水泵控制閥門，同時觀察控制面板上的水壓力顯示器的數值，當達到所需水壓時不再繼續施加壓力，同時打開動水試驗箱一側的出水口閥門，使水回流至蓄水箱；(4)觀察壓力顯示器與水壓力顯示器，待其都達到所需壓力并穩定時，設置好計數器上車輪來回碾壓的次數，開啟驅動器，試驗開始；(5)待達到試驗所需碾壓次數后，依次關閉驅動器、液壓油泵、水泵，然后按下上升按鈕使車輪上升至合適高度，取出試件，試驗結束。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果：(1)本專利技術通過驅動車輪以一定的頻率在試件上來回碾壓，產生疲勞荷載作用，通過噴頭噴射產生動水壓力，能夠較好地模擬路面材料在車輪疲勞荷載與動水沖刷耦合作用下的工作狀態。(2)本專利技術通過加壓系統對車輪加壓，并可根據試驗需要對加壓系統進行調整，使其符合試驗所需的壓力，并且能夠對壓力進行精確控制，該加壓系統能夠較為真實地模擬路面在積水路面上行駛時產生的動水壓力作用。(3)本專利技術可有效控制車輪的碾壓次數，通過記錄不同的車輪碾壓次數，對不同車輪碾壓次數作用后的試件進行路面材料的路用性能試驗，可較為直觀地分析試件在動水沖刷與疲勞荷載耦合作用下各項路用性能的變化。(4)本專利技術通過控制加壓系統與噴頭的開關，實現了既可以模擬對試件施加疲勞荷載單因素作用，也可以模擬疲勞荷載與動水沖刷的耦合作用，本專利技術能夠為路面材料的抗沖刷能力提供了有力依據，從而也有利于提出有效的改進措施。(5)本專利技術結構合理、使用方便，體積小巧、便于搬運，成本較低，易于實現，適合推廣使用。進一步的，本專利技術通過對水泵與壓力變送器的協調作用，根據控制面板上水壓顯示器的數值調節水泵泵壓的大小，實現了對路面材料精確施加動水壓的功能。進一步的，本專利技術采用的動水試驗箱，在箱壁上設置出水口，可將箱內的水及時排除。此外，試驗箱中也可盛放一些對路面有侵蝕作用的溶液，例如硫酸鹽溶液，除冰鹽溶液等。既可以模擬動水壓力的作用，也可以模擬周圍環境侵蝕的作用。進一步的，本專利技術所設置的控制面板，可控制加壓系統、驅動系統、水泵的啟動與關閉，該控制面板上還設置有用于控制車輪來回碾壓次數的計數器與反映動水壓力的壓力顯示器。本專利技術在測試時，首先按下控制面板上的上升按鈕，使加壓系統帶動車輪上升到合適高度，然后把試件放入動水試驗箱中，并將試件進行固定，再按下控制面板上的下降按鈕使加壓系統下降至車輪接觸試件處停止；然后調節液壓油泵控制閥門，同時觀察加壓系統上的壓力顯示器的數值，當達到試驗所需壓力時不再繼續加壓；打開水泵開關按鈕，調節水泵控制閥門，同時觀察控制面板上的水壓力顯示器的數值，當達到所需水壓時不再繼續施加壓力；觀察壓力顯示器與水壓力顯示器，待其都達到所需壓力并穩定時，設置好計數器上車輪來回碾壓的次數，開啟驅動器，試驗開始；待達到試驗所需碾壓次數后，依次關閉驅動器、液壓油泵、水泵，然后按下上升按鈕使車輪上升至合適高度，取出試件，試驗結束，本專利技術能夠模擬路面材料在模擬疲勞荷載與動水沖刷耦合作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，包括平臺(3)，平臺(3)上設置有用于放置試樣(22)的動水試驗箱(10)，試樣(22)上設置有用于對試樣(22)進行來回碾壓的車輪(23)；平臺(3)上還豎直設置有機架(4)，機架(4)頂部設置有橫梁(5)，橫梁(5)上設置有用于對車輪(23)進行加壓的加壓系統；車輪(23)連接有轉動系統，車輪(23)前后設置有用于對試樣(22)進行動水沖刷的噴頭(37)。

【技術特征摘要】
1.一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，包括平臺(3)，平臺(3)上設置有用于放置試樣(22)的動水試驗箱(10)，試樣(22)上設置有用于對試樣(22)進行來回碾壓的車輪(23)；平臺(3)上還豎直設置有機架(4)，機架(4)頂部設置有橫梁(5)，橫梁(5)上設置有用于對車輪(23)進行加壓的加壓系統；車輪(23)連接有轉動系統，車輪(23)前后設置有用于對試樣(22)進行動水沖刷的噴頭(37)。2.根據權利要求1所述的一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，所述加壓系統包括設置在橫梁(5)上并能夠沿橫梁(5)滑動的兩個滑塊(11)，兩個滑塊(11)的頂部設置有頂板(14)，頂板(14)底面設置有液壓油缸(13)，液壓油缸(13)的壓頭(12)底端連接有水平放置的平板(25)，車輪(23)設置在平板(25)下方的支架上。3.根據權利要求1所述的一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，所述轉動系統包括驅動器(26)，所述驅動器(26)與車輪(23)相連，車輪(23)的輪軸上安裝有從動輪盤(36)；驅動器(26)通過驅動軸(34)帶動驅動輪盤(35)轉動，驅動輪盤(35)和從動輪盤(36)之間設置有皮帶(24)。4.根據權利要求3所述的一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，所述平臺(3)下方設置有控制面板(27)，控制面板(27)上設置有計數器(47)、指示燈(39)、下降按鈕(40)、上升按鈕(41)、水泵開關按鈕(42)、驅動器開關按鈕(43)、電源指示燈(44)以及電源按鈕(45)；其中，計數器(47)與驅動器(26)相連，上升按鈕(41)和下降按鈕(41)均與加壓系統相連，驅動器開關按鈕(43)與驅動器(26)相連。5.根據權利要求1所述的一種模擬疲勞荷載與動水沖刷作用下的試驗儀，其特征在于，所述平臺(3)底面設置有若干用于支撐平臺(3)的底架(2)，底架(2)之間設置有底板(7)，底板(7)上設置有水泵(19)和蓄水箱(1)，蓄水箱(1)的出口經水泵(19)與噴頭(37)相連。6.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭寅川，張銓，申愛琴，鄭盼飛，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61