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      一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置及其測(cè)試方法

      文檔序號(hào):2274013閱讀:678來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及剛性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的獲取及剛性路面檢測(cè)領(lǐng)域,特別涉及一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
      背景技術(shù)
      目前,國(guó)內(nèi)外路面彎沉測(cè)試方法主要有貝克曼梁法(路面回彈彎沉),自動(dòng)彎沉儀法(路面總彎沉),落錘式彎沉儀法(路面動(dòng)態(tài)彎沉)。各種測(cè)試方法的使用條件及使用范圍如下(I)貝克曼梁法適用于測(cè)定路基、浙青路面的回彈彎沉值。浙青路面的彎沉以標(biāo)準(zhǔn)溫度20°C時(shí)為準(zhǔn),在其他溫度(超過(guò)20°C ±2°C范圍)測(cè)試時(shí),對(duì)厚度大于5cm的浙青路面,彎沉值應(yīng)給予溫度修正。若在非不利季節(jié)測(cè)定時(shí),應(yīng)考慮季節(jié)影響系數(shù)。當(dāng)采用長(zhǎng)度為3. 6m的彎沉儀對(duì)半剛性基層浙青路面、水泥混凝土路面等進(jìn)行彎沉測(cè)定時(shí),有可能引起彎沉儀支座處變形,因此,測(cè)定時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)支點(diǎn)有無(wú)變形。目前使用的修正方法是應(yīng)用另一臺(tái)檢驗(yàn)用的彎沉儀安裝在測(cè)定用的彎沉儀的后方,其測(cè)點(diǎn)架于測(cè)定用彎沉儀的支點(diǎn)旁。當(dāng)汽車開(kāi)出時(shí),同時(shí)測(cè)定兩臺(tái)彎沉儀的彎沉讀數(shù),如檢驗(yàn)用彎沉儀百分表有讀數(shù),即應(yīng)該記錄并進(jìn)行支點(diǎn)變形修正。當(dāng)在同一結(jié)構(gòu)層上測(cè)定時(shí),可在不同的位置測(cè)定5次,求平均值,以后每次測(cè)定時(shí)以此作為修正值,支點(diǎn)變形修正的原理如圖1所示。進(jìn)行彎沉儀支點(diǎn)變形修正時(shí),路面測(cè)點(diǎn)的回彈沉值按下式計(jì)算LT= (L1-L2) X 2+ (L3-L4) X 6(2)自動(dòng)彎沉儀用于測(cè)定路面總彎沉,其與貝克曼梁測(cè)定的回彈彎沉有所不同??赏ㄟ^(guò)自動(dòng)彎沉儀測(cè)量的總彎沉與貝克曼梁測(cè)量的回彈彎沉對(duì)比試驗(yàn),得到兩者相關(guān)關(guān)系式,換算為回彈彎沉,用于路基、路面強(qiáng)度評(píng)定。自動(dòng)彎沉儀適用于測(cè)定路基、浙青路面的總彎沉值。(3)落錘式彎沉儀((Falling Weight Deflectometer,簡(jiǎn)稱 FWD))模擬行車作用的沖擊荷載下的彎沉測(cè)量,可測(cè)定路面的動(dòng)態(tài)彎沉,并可繪制路面彎沉盆。FWD自動(dòng)彎沉儀的測(cè)試值與貝克曼梁測(cè)試值可以通過(guò)公式換算。貝克曼梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,目前在路面回彈彎沉測(cè)量領(lǐng)域采用廣泛。路基或柔性基層浙青路面彎沉影響半徑在2. 5m范圍以內(nèi),半剛性基層浙青路面結(jié)構(gòu),彎沉影響半徑達(dá)3 5m,對(duì)水泥混凝土等剛性路面,路面彎沉盆范圍更大。因此,貝克曼梁法測(cè)量路面回彈彎沉?xí)r儀器支座受到路面彎沉盆的影響,尤其對(duì)水泥混凝土等剛性路面,路面彎沉盆范圍較大,貝克曼梁支座往往座落在彎沉盆內(nèi),導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真,所測(cè)路面回彈彎沉出現(xiàn)“假小”的現(xiàn)象。目前,我國(guó)路面設(shè)計(jì)及檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法及基本參數(shù)均建立在貝克曼梁法之上。貝克曼梁法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔,可以直接測(cè)得路面回彈彎沉。在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),貝克曼梁法在測(cè)量路面彎沉檢領(lǐng)域?qū)⑷詫⒄紦?jù)主導(dǎo)地位。但是,現(xiàn)有貝克曼梁技術(shù)存在以下缺陷(1)通常僅能測(cè)得靜態(tài)汽車荷載作用下路面的單點(diǎn)最大回彈彎沉值,無(wú)法反映路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下的動(dòng)力特性和整個(gè)彎沉盆形狀;(2)隨著路面等級(jí)及強(qiáng)度的提高,彎沉盆半徑會(huì)增大。其采用的是杠桿工作原理,當(dāng)彎沉盆范圍較大時(shí),支點(diǎn)處變形對(duì)測(cè)試結(jié)果有明顯的影響;(3)僅測(cè)量路面單點(diǎn)最大回彈彎沉值不能反映運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)路面的動(dòng)力作用,無(wú)法測(cè)得路面動(dòng)態(tài)彎沉值。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提出了一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置及其測(cè)試方法,能夠準(zhǔn)確、便捷地測(cè)量剛性路面靜態(tài)回彈彎沉,繪制剛性路面彎沉盆,同時(shí)也能夠測(cè)量剛性路面動(dòng)態(tài)彎沉值。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。(I) 一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,包括貝克曼梁,設(shè)置在貝克曼梁前端的探頭,設(shè)置在貝克曼梁中部的支座,用于固定支座的高度可調(diào)的主三腳架;以及設(shè)置在貝克曼梁后端的百分表,固定百分表的儀表架,用于固定儀表架的高度可調(diào)的副三腳架。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于所述支座包含有與所述主三腳架連接的固定板,通過(guò)三個(gè)調(diào)平螺釘設(shè)置在固定板上的調(diào)平板,固定在調(diào)平板上的支鉸;所述支鉸支承所述貝克曼梁;所述調(diào)平板上設(shè)置有管狀水準(zhǔn)泡。所述探頭為方筒,方筒的探測(cè)端為斜面,該斜面和方筒的外側(cè)面的相交線構(gòu)成探測(cè)線;所述方筒沿其縱向設(shè)置有用于分級(jí)調(diào)高的多個(gè)安裝孔。(2)基于上述剛性路面彎沉測(cè)試裝置的測(cè)試方法,其特征在于,包括以下步驟首先,將主三腳架、副三腳架架設(shè)于剛性路面板以外的土路肩或路基以外的地方,貝克曼梁前端伸入剛性路面,貝克曼梁前端的探頭置于路面測(cè)試點(diǎn);然后,調(diào)整主三腳架、副三腳架、探頭,保持貝克曼梁水平;最后,在剛性路面上用測(cè)試車靜態(tài)加載,或以一定行駛速度對(duì)測(cè)試點(diǎn)動(dòng)態(tài)加載,讀取百分表讀數(shù),即得剛性路面靜態(tài)回彈彎沉值或動(dòng)態(tài)回彈彎沉值,同時(shí)繪制出剛性路面彎沉盆。本發(fā)明的剛性路面彎沉測(cè)試裝置的測(cè)試方法,改變傳統(tǒng)的路面彎沉測(cè)試,將貝克曼梁的沿路面縱向放置改為橫向放置,將貝克曼梁的中部支承點(diǎn)選擇在了測(cè)試車產(chǎn)生的彎沉影響較小的土路肩及路基以外的地方,克服了傳統(tǒng)方法測(cè)量剛性路面時(shí)貝克曼梁的中部支承點(diǎn)可能落入路面彎沉盆中,造成路面彎沉測(cè)試“假小”的缺陷;并且在剛性路面彎沉測(cè)試裝置設(shè)計(jì)中,采用的主、副三腳架的高度可調(diào),可以方便地在不同路況下調(diào)整貝克曼梁水平,例如路基為路堤或路塹,即該裝置可以架立于路面以外,任意調(diào)節(jié)使用高度,進(jìn)行剛性路面回彈彎沉的測(cè)量,受剛性路面彎沉盆的影響小。此外,上述技術(shù)方案還具有以下優(yōu)點(diǎn)該裝置的主三腳架位置設(shè)置的支座可拆卸,其調(diào)平板可相對(duì)于固定板在軸向進(jìn)行不同角度轉(zhuǎn)動(dòng),即該裝置貝克曼梁可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度,適應(yīng)路面以外復(fù)雜地形下剛性路面回彈彎沉的測(cè)量;該裝置可以放置在路面以外進(jìn)行測(cè)量,不影響測(cè)試車輛的行駛,可以測(cè)試剛性路面的動(dòng)態(tài)回彈彎沉值;該裝置可以方便組裝和拆卸,野外操作時(shí),便于攜帶。


      圖1為彎沉儀的支點(diǎn)變形修正原理圖;圖2為本發(fā)明的剛性路面彎沉測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為儀表架的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為支座的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為探頭的結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為路基(路堤段時(shí))剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖;圖7為路基(路塹段時(shí))剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖;圖8為傳統(tǒng)剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖;圖9為本發(fā)明剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖;圖10為本發(fā)明測(cè)試的剛性路面動(dòng)態(tài)彎沉-時(shí)間曲線圖。圖中1、貝克曼梁;2、主三腳架;3、副三腳架;4、百分表;5、探頭;6、固定板;7、調(diào)平板;8、調(diào)平螺釘;9、支鉸;10、管狀水準(zhǔn)泡。
      具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D2,為本發(fā)明的剛性路面彎沉測(cè)試裝置,主要包括貝克曼梁1,設(shè)置在貝克曼梁I前端的探頭5,設(shè)置在貝克曼梁I中部的支座,用于固定支座的高度可調(diào)的主三腳架2 ;以及設(shè)置在貝克曼梁3后端的百分表4,固定百分表4的儀表架,用于固定儀表架的高度可調(diào)的副三腳架3。其中,貝克曼梁I長(zhǎng)5. 4m,由鋁合金制成,前臂與后臂長(zhǎng)度比為2:1 ;位于中部支承貝克曼梁I的主三角架2可調(diào)節(jié)高度為500mm-1500mm,位于后端的副三腳架3可調(diào)節(jié)高度同樣為500mm-1500mm。百分表4采用現(xiàn)有貝克曼梁百分表。儀表架如圖3所示,其高度和方向均可調(diào)節(jié),以適應(yīng)復(fù)雜的路面狀況。參照?qǐng)D4,支座包含有與主三腳架2連接的固定板6,通過(guò)三個(gè)調(diào)平螺釘8設(shè)置在固定板6上的調(diào)平板7,調(diào)平板7上設(shè)置有管狀水準(zhǔn)泡10 ;調(diào)平板7上固定有支鉸9,支鉸9支承貝克曼梁1,貝克曼梁I在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度。參照?qǐng)D5,為了減輕探頭重量,增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性,探頭為方筒,采用方筒鋁合金制作。方筒的探測(cè)端為斜面,該斜面和方筒的外側(cè)面的相交線構(gòu)成探測(cè)線。方筒沿其縱向設(shè)置有多個(gè)安裝孔,其高度可分級(jí)調(diào)整(每IOOmm—級(jí))?;诒景l(fā)明的剛性路面彎沉測(cè)試裝置的測(cè)試方法,包括以下步驟首先,將主三腳架、副三腳架架設(shè)于剛性路面板以外的土路肩或路基以外的地方,貝克曼梁前端伸入剛性路面,貝克曼梁前端的探頭置于路面測(cè)試點(diǎn);然后,調(diào)整主三腳架、副三腳架、探頭,保持貝克曼梁水平;最后,在剛性路面上用測(cè)試車靜態(tài)加載,或以一定行駛速度對(duì)測(cè)試點(diǎn)動(dòng)態(tài)加載,讀取百分表讀數(shù),即得剛性路面靜態(tài)回彈彎沉值或動(dòng)態(tài)回彈彎沉值,同時(shí)繪制出剛性路面彎沉盆。如圖6所示,為路基(路堤段時(shí))剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖;如圖7所示,為路基(路塹段時(shí))剛性路面的回彈彎沉值測(cè)量示意圖。由于本發(fā)明主三腳架高度可調(diào),探頭高度度亦可調(diào),故可以實(shí)現(xiàn)將貝克曼梁架設(shè)于路面以外測(cè)試剛性路面的回彈彎沉值,解決了剛性路面彎沉盆過(guò)大造成的回彈彎沉測(cè)試值產(chǎn)生偏小的誤差問(wèn)題。本發(fā)明的主三腳架、副三腳架、和探頭高度均可在一定范圍內(nèi)調(diào)整高度,所以測(cè)試過(guò)程不受路堤、路塹等地形因素的影響。
      對(duì)于水泥混凝土剛性路面,路面彎沉盆范圍較大,尤其對(duì)于預(yù)應(yīng)力水泥混凝土路面由于路面剛度較大,路面彎沉盆范圍更大。如果直接使用常規(guī)貝克曼梁法測(cè)試剛性路面的回彈彎沉,探頭在荷載(測(cè)試車)作用下下沉的同時(shí),支座也隨之一起下沉如圖8所示現(xiàn)象,影響測(cè)試數(shù)據(jù)的真實(shí)性,呈現(xiàn)出剛性路面回彈彎沉“假小”的現(xiàn)象。本發(fā)明采用了高度可調(diào)的主、副三腳架和探頭,將貝克曼梁的支承點(diǎn)布置于路面以外,相當(dāng)于將貝克曼梁支座布置于土基邊緣,如圖9所示。由于土基是顆粒性柔性體,加之剛性路面板的荷載擴(kuò)散作用,荷載作用下土基彎沉盆影響范圍小,解決了剛性路面彎沉盆范圍大使支座受彎沉盆影響,造成測(cè)得的路面回彈彎沉測(cè)試值偏小的問(wèn)題。此外,本發(fā)明將貝克曼梁的支承點(diǎn)布置于路面以外,可以方便實(shí)現(xiàn)對(duì)剛性路面動(dòng)態(tài)彎沉的測(cè)試。測(cè)試車輛以某一固定的速度經(jīng)過(guò)測(cè)試點(diǎn)時(shí),測(cè)試點(diǎn)的彎沉值處于動(dòng)態(tài)變化中。當(dāng)車輛駛?cè)牒婉偝鰷y(cè)試點(diǎn)彎沉盆影響范圍的過(guò)程中,測(cè)試點(diǎn)的動(dòng)態(tài)彎沉值隨時(shí)間的變化如圖10所示。將橫軸測(cè)試時(shí)間乘以測(cè)試車輛的行駛速度,即得測(cè)試點(diǎn)彎沉值隨位移的曲線圖,即得測(cè)試點(diǎn)彎沉盆。盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述,但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案,上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的,而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的啟示下,在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下,還可以做出很多種的形式,這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。
      權(quán)利要求
      1.一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,包括貝克曼梁,設(shè)置在貝克曼梁前端的探頭,設(shè)置在貝克曼梁中部的支座,用于固定支座的高度可調(diào)的主三腳架;以及設(shè)置在貝克曼梁后端的百分表,固定百分表的儀表架,用于固定儀表架的高度可調(diào)的副三腳架。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,所述支座包含有與所述主三腳架連接的固定板,通過(guò)三個(gè)調(diào)平螺釘設(shè)置在固定板上的調(diào)平板,固定在調(diào)平板上的支鉸;所述支鉸支承所述貝克曼梁。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,所述調(diào)平板上設(shè)置有管狀水準(zhǔn)泡。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,所述探頭為方筒,方筒的探測(cè)端為斜面,該斜面和方筒的外側(cè)面的相交線構(gòu)成探測(cè)線。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性路面彎沉測(cè)試裝置,其特征在于,所述方筒沿其縱向設(shè)置有用于分級(jí)調(diào)高的多個(gè)安裝孔。
      6.基于權(quán)利要求1所述剛性路面彎沉測(cè)試裝置的測(cè)試方法,其特征在于,包括以下步驟:首先,將主三腳架、副三腳架架設(shè)于剛性路面板以外的土路肩或路基以外的地方,貝克曼梁前端伸入剛性路面,貝克曼梁前端的探頭置于路面測(cè)試點(diǎn);然后,調(diào)整主三腳架、副三腳架、探頭,保持貝克曼梁水平;最后,在剛性路面上用測(cè)試車靜態(tài)加載,或以一定行駛速度對(duì)測(cè)試點(diǎn)動(dòng)態(tài)加載,讀取百分表讀數(shù),即得剛性路面靜態(tài)回彈彎沉值或動(dòng)態(tài)回彈彎沉值,同時(shí)繪制出剛性路面彎沉 盆。
      全文摘要
      本發(fā)明公開(kāi)了一種剛性路面彎沉測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。該裝置包括貝克曼梁,設(shè)置在貝克曼梁前端的探頭,設(shè)置在貝克曼梁中部的支座,用于固定支座高度可調(diào)的主三腳架;以及設(shè)置在貝克曼梁后端的百分表,固定百分表的儀表架,用于固定儀表架的高度可調(diào)的副三腳架。該方法包括以下步驟首先,將主三腳架、副三腳架架設(shè)于剛性路面板以外的土路肩或路基以外的地方,貝克曼梁伸入剛性路面,貝克曼梁前端探頭置于路面測(cè)試點(diǎn);然后,調(diào)整主三腳架、副三腳架、探頭,保持貝克曼梁水平;最后,在剛性路面上用測(cè)試車靜態(tài)加載,或以一定行駛速度對(duì)測(cè)試點(diǎn)動(dòng)態(tài)加載,讀取百分表讀數(shù),即得剛性路面靜態(tài)回彈彎沉值或動(dòng)態(tài)回彈彎沉值,同時(shí)繪制出剛性路面彎沉盆。
      文檔編號(hào)E01C23/01GK103074845SQ201310008369
      公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
      發(fā)明者張東省, 陳德, 張威, 張 浩, 李娜, 韓微微, 關(guān)甫洋 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)
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