一种交通荷载下路基变形监测模型装置和实验方法
【专利说明】一种交通荷载下路基变形监测模型装置和实验方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种交通荷载下路基变形监测模型装置和实验方法，属于交通工程技术领域。
【背景技术】
[0003]随着我国城市交通的高速发展，交通荷载所引起的岩土工程问题越来越为人们所重视。但是现在国内的交通荷载室内试验方法大多归为两类:一是通过动二轴试验对路基土土体的动态分析;二是通过低频伺服加载器的震动试验来进行对交通荷载的模拟。这两类实验原理都是通过模拟交通荷载的震动波形的形式来进行模拟试验，没有缩尺的交通荷载实体进行试验。本发明则恰恰填补了这一空白。本发明将水平方向的车流改成圆周运动，恰好利用电机的高转速模拟出不同速度的车速，而竖向的加载系统则通过对路面施加的压力来模拟车流量的大小。本装置能用于路面和路基或基坑等的沉降稳定监测和分析，尤其是可用于交通荷载作用下的沉降和动态分析，也可用于实际工程模型检验和动态响应分析。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种交通荷载下路基变形监测模型装置及其实验方法。
[0005]所述的检测技术是:通过摄影测量设备，参照钢化玻璃上刻度，对路面和路基的沉降进行观察和数据记录，而固定在两侧支架上的位移计则是测量路面的沉降量;埋置在路基内的土压力盒和加速度传感器采集的相关数据则用来进行地基动力响应分析。
[0006]本发明目的是这样实现的:
本发明的试验过程需要液压系统和循环系统共同参与才能进行，液压系统提供竖向荷载，循环装置通过与路面的接触来提供震动效果。放置在路基模型表面和内部的检测装置用来采集相关动态数据，最后再进行反馈整理分析。
[0007]本发明的交通荷载下路基变形监测模型装置由模型系统、检测系统、液压系统、循环系统组成；
所述的模型系统包括路基模型，所述路基模型置于有水平刻度线的钢化玻璃箱内，所述钢化玻璃箱没有顶面，固定在支架上；
所述的循环系统包括循环系统外壳和三相异步电机，所述循环系统外壳没有底面，所述三相异步电机固定于循环系统外壳的内壁，三相异步电机通过两条传送带连接两个滚轮，所述滚轮置于路基模型的路面上方，并且所述滚轮的轴固定连接循环系统外壳的顶面；所述的监测系统包括埋在路基模型内部的土压力盒和加速度传感器，固定在支架两侧的位移计，所述的土压力盒和加速度传感器与控制电脑连接； 所述的液压系统包括连接固定于支架顶部的伺服作动臂和压力传感器、位移传感器，所述压力传感器和位移传感器与控制电脑连接，所述伺服作动臂在电器系统、液压缸、伺服阀和继电器作用下竖直方向移动，所述伺服作动臂连接于循环系统外壳上。
[0008]所述的电器系统包括电器柜、散热器和油栗。
[0009]本发明装置的工作原理是:
本装置利用液压系统提供竖向荷载，其伺服作动臂可以通过循环系统进行固定位置或施加不同大小竖向荷载力值，模拟固定车流量的大小;也可以通过改变荷载的大小，来模拟交通流量的改变。循环系统则通过电机提供转速来模拟车流量的速度，不同的速度和不同的车流量对路面有不同的震动频率。
[0010]上述交通荷载下路基变形监测模型装置的实验方法，包括以下步骤:
①按照模拟路基要求，在钢化玻璃箱内分层铺设路基，期间铺设加速度传感器和土压力盒，铺设好路基模型后，在支架上安置位移计，记录好位移计和刻度线上初始值；
②调试监测系统，检查是否能正常工作，通过控制电脑将数据清零，做好初始记录；
③通过控制电脑控制伺服作动臂下降，使滚轮刚刚接触到路基模型路面，再开启循环系统，使三相异步电机带动滚轮转动。
[0011]④根据模拟的不同公路类型和流量，通过液压系统调节竖向荷载，通过循环系统调节不同转速;定时记录位移计和刻度线的读数，控制电脑会实时记录加速度传感器和土压力盒的数据变化。
[0012]⑤前后记录的读数进行计算处理即可得到路基模型的变形数据、动态数据;根据这些数据进行动态分析。
[0013]本发明具有下列优点和积极效果:
1、现在国内的大多数交通荷载模型试验是通过动三轴和低频伺服加载器模拟交通荷载振动波形来进行近似试验，没有直接能够施加具体交通荷载的试验装置和方法，而本发明则可以通过竖向荷载施加和滚轮的转动来直接模拟公路交通流量，补全了国内交通荷载室内缩尺试验的空白。
[0014]2、液压系统能够对模型施加持续稳定的压力和位移，循环系统能随时改变和稳定转速。
[0015]3、试验现象易于观察，数据有对比，减少误差，精度较高；
4、可用于模拟不同公路路况，和不同车流车速大小。且在室内进行，操作简单，试验可
A+-.与巨Ο
【附图说明】
[0016]图1是本装置的结构示意图。
[0017]图2是本装置循环系统结构示意简图。
[0018]图中:
10一液压系统，
11 一伺服作动臂，12—液压缸，13—压力传感器，14 一位移传感器，
15—伺服阀，16—继电器;51—电器柜，52—散热器，53—油栗；
20一循环系统， 21一二相异步电机，22—传动带，23—滚轮，24—循环系统外壳；
30一模型系统，
31—路基模型，32—钢化玻璃箱，33—刻度线，34—支架；
40—监测系统，
41 一位移计，42—土压力盒，43—加速度传感器，44 一控制