一种沥青路面力学响应结构及测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及路面结构强度测试技术领域，尤其涉及一种沥青路面力学响应结构及测试系统。


背景技术：

2.路面结构强度是路面服务性能的基础，它与路面破损、平整度、稳定性和耐久性等方面存在着内部联系。在道路使用期间，路面结构的承载能力逐渐下降，与此同时各种损坏逐步发展，承载力强的路段其损坏发展速度通常较为缓慢，承载力弱的路段其损坏发展相对较为迅速，因此，路面强度测试也越来越重要；
3.相关技术中，对路面结构强度的测试多采用落锤式弯沉仪来实现，落锤式弯沉仪的工作原理为：在计算机控制下，把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于承载板上并传递到路面，从而对路面施加脉冲荷载，导致路面表面产生瞬时变形，分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算机，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。
4.然而通过弯沉盆特征参数进行测量时，无法针对不同路面结构进行测量，而且也不能完全反映路面各结构层的应力应变动态响应状况；
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种沥青路面力学响应结构及测试系统，实现对沥青路面各结构层的力学响应的获取。
7.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
8.一方面，提供了一种沥青路面力学响应结构，从下至上依次包括：路基层、底基层、下基层、上基层和沥青面层；
9.其中，所述路基层与所述底基层之间以及所述上基层与所述沥青面层之间均具有土压力计；
10.所述路基层与所述底基层之间、所述底基层与所述下基层之间以及所述下基层和所述上基层之间具有水稳应变计；
11.所述上基层与所述沥青面层之间还具有沥青应变计和竖向应变计。
12.进一步地，所述底基层厚度为20cm，所述下基层和上基层的厚度为18cm，所述沥青面层的厚度为12cm。
13.进一步地，所述底基层与所述下基层之间、所述下基层中、所述下基层与上基层之间、所述上基层中、所述上基层与沥青面层之间以及所述沥青面层中还设置有温度传感器。
14.进一步地，所述温度传感器、土压力计、水稳应变计、沥青应变计以及竖向应变计在各层上均设置有多个。
15.进一步地，多个所述温度传感器、土压力计、水温应变计、沥青应变计以及竖向应变计在其所在层的水平面上沿道路的宽度和长度方向均匀间隔布置。
16.进一步地，所述土压力计沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向上的布置间距为1.5m或者2m。
17.进一步地，所述水稳应变计沿道路长度方向横向、纵向间隔布置，且沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向的布置间距为1.5m。
18.进一步地，所述沥青应变计沿道路长度方向横向、纵向间隔布置，且沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向的布置间距为2m。
19.进一步地，所述竖向应变计沿道路宽度方向的布置间距为0.3m，沿道路长度方向上的布置间距为2m。
20.本实用新型还提供了一种沥青路面力学响应系统，包括上述的沥青路面力学响应结构、数据解调仪、显示器以及落锤式弯沉仪；
21.其中，所述数据解调仪与所述沥青路面力学响应结构中的温度传感器、土压力计、水稳应变计、沥青应变计以及竖向应变计连接，所述显示器与所述数据解调仪连接，用于响应曲线的显示，所述落锤式弯沉仪用以在所述沥青路面力学响应结构表面施加不同重量的载荷。
22.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在沥青路面的各层间设置的土压力计、水温应变计、沥青应变计以及竖向应变计，与现有的落锤式弯沉仪相比，实现了对沥青路面各结构层的力学响应获取，提供了一种新的路面结构测试结构，提高了测试的精度和参考价值。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例中沥青路面力学响应系统的连接结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中沥青路面力学响应结构的断面图；
26.图3为本实用新型实施例中底基层层底的传感器布设示意图；
27.图4为本实用新型实施例中下基层层底的传感器布设示意图；
28.图5为本实用新型实施例中沥青面层底的传感器布设示意图；
29.图6为本实用新型实施例中沥青面层层底的横向应变时程曲线图；
30.图7为本实用新型实施例中沥青面层层底的纵向应变时程曲线图；
31.图8为本实用新型实施例中沥青面层层底的竖向应变时程曲线图；
32.图9为本实用新型实施例中沥青面层层底的竖土压力计时程曲线图。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.如图1所示的沥青路面力学响应系统，包括沥青路面力学响应结构100、数据解调仪200、显示器300以及落锤式弯沉仪400；其中，数据解调仪200与沥青路面力学响应结构100中的温度传感器115、土压力计111、水稳应变计112、沥青应变计113以及竖向应变计114连接，显示器300与数据解调仪200连接，用于响应曲线的显示，落锤式弯沉仪400用以在沥青路面力学响应结构100表面施加不同重量的载荷。在具体测试时，通过落锤式弯沉仪400实现对沥青路面力学响应结构100施加载荷，数据解调仪200采集数据并输出，并通过显示器300将沥青路面力学中的信号响应的应变曲线显示出来；工作人员通过对应变曲线的分析得出沥青路面力学性能；这里需要指出的是，显示器300也可以是计算机，计算机将应变数据通过处理器放大后再显示在屏幕上。
37.本实施例的下文部分，对沥青路面力学响应结构进行详细描述，如图2中所示的沥青路面力学响应结构，从下至上依次包括：路基层110、底基层120、下基层130、上基层140和沥青面层150；具体的，底基层120厚度为20cm，下基层130和上基层140的厚度为18cm，沥青面层150的厚度为12cm。
38.请继续参照图2，在本实用新型实施例中，路基层110与底基层120之间以及上基层140与沥青面层150之间均具有土压力计111；土压力计111适用于长期测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体的压应力，当被测结构物内土应力发生变化时，土压力计111感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的压应力值。
39.进一步地，路基层110与底基层120之间、底基层120与下基层130之间以及下基层130和上基层140之间具有水稳应变计112；上基层140与沥青面层150之间还具有沥青应变计113和竖向应变计114。这里需要指出的是，上述应变计的作用均在于测试横向及纵向的应力应变情况，区别在于精度的不同，工作原理为路面结构内部产生变形使得两个法兰之间的距离发生变化，这个微小的变化传送给弹簧元件。弹簧元件产生变形，并通过安装在弹簧元件表面的应变片测得，沥青材料的弯曲变形和弹簧元件变形成正比，这样就可以准确的测出沥青材料的变形状况。沥青应变计113输出电信号，可用一个测量仪器读取。
40.为了测量在不同环境温度下的道路结构强度，请继续参照图2，底基层120与下基层130之间、下基层130中、下基层130与上基层140之间、上基层140中、上基层140与沥青面层150之间以及沥青面层150中还设置有温度传感器115。此外，这里还需要指出的是，在本实用新型实施例中，温度传感器115、土压力计111、水稳应变计112、沥青应变计113以及竖
向应变计114在各层上均设置有多个。 而且，多个温度传感器115、土压力计111、水温应变计、沥青应变计113以及竖向应变计114在其所在层的水平面上沿道路的宽度和长度方向均匀间隔布置。通过多个的设置，可以获取更加全面和精确的数据。
41.具体的，如图3中所示，土压力计111沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向上的布置间距为1.5m或者2m。如图4中所示，水稳应变计112沿道路长度方向横向、纵向间隔布置，且沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向的布置间距为1.5m。如图5中所示，沥青应变计113沿道路长度方向横向、纵向间隔布置，且沿道路宽度方向上的布置间距为0.3m，沿道路长度方向的布置间距为2m。竖向应变计114沿道路宽度方向的布置间距为0.3m，沿道路长度方向上的布置间距为2m。最终在落锤式弯沉仪的载荷施加下，得到如图6至9所示的时程曲线，工作人员通过对时程曲线的分析，得出道路结构强度数据。
42.本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。