一种基于mts的等厚度路面结构疲劳试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种等厚度路面结构疲劳试验装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种在模型箱中构建路基路面模型并通过对其加载一定频率和荷载的作用力来测量传感器的输出数据实现实验分析的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置。
【背景技术】
[0002]沥青路面疲劳破坏机理的实验研究方法可分为室内试验和加速加载试验两大类。沥青混合料室内小型疲劳试验的方法较多，主要有弯曲疲劳试验、直接拉伸疲劳试验、间接拉伸疲劳试验等。室内试件的试验方法主要研究沥青混合料试件的疲劳特性，脱离了路面实际受力状态和环境的影响，所以试验结果和实际情况相去甚远，因而能更加真实模拟路面实际受力状态的加速加载试验就应运而生。由于加速加载设备数量的限制，国内仅有个别学者采用加速加载设备对沥青路面的疲劳性能进行研究，而且加速加载进口设备一般价格在1800万左右，耗资巨大，加载周期长，试验费用高(每次费用在几十万到几百万不等)，无法广泛推广。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置。
[0004]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，包括路基路面模型和MTS加载装置，路基路面模型与待试验的实际道路采用相同材料和等厚度结构修筑，MTS加载装置上设置有施加作用力的MTS作用头；其特别之处在于:所述路基路面模型位于MTS作用头的下方，MTS作用头的下端固定有加载头，加载头的下表面为圆弧形，加载头上固定有与汽车轮胎相一致的橡胶层；MTS作用头通过驱使加载头向路基路面模型的表面施加相应频率和荷载的作用力，路基路面模型中设置有若干测量路面结构动力响应的传感器。由于路基路面模型与实际道路的材料和路面厚度完全相同，因此称为等厚度路面结构模型。
[0005]其中，为了更加真实的模拟出实际车轮荷载，橡胶层取自实际载重车轮胎与地面接触的部分，且其尺寸与加载头相一致。
[0006]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述路基路面模型修筑于模型箱中，路基路面模型由下至上依次为土基层、底基层、基层和面层，底基层、基层和面层所采用的原料分别为二灰碱渣稳定土、水泥稳定碎石和沥青混凝土；所述传感器设置于面层中。
[0007]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述MTS加载装置由底座、固定于底座上的两个竖梁以及固定于两竖梁顶端的横梁组成，横梁上设置有驱动杆，MTS作用头固定于驱动杆的下端。
[0008]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述加载头通过四个螺栓与MTS作用头相固定，加载头上设置有与螺栓相配合的螺栓孔；加载头下表面圆弧所在圆的半径为0.5m。加载头所在圆采用0.5m的半径，使其与载重车的轮胎半径基本一致。
[0009]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，所述路基路面模型的横截面的规格为2m*2m、lm*2m、2m*3m或者3m*3m，所述土基层、底基层、基层和面层的厚度可根据实验方案进行设计实施，如分别选取为80cm、30cm、25cm和8cm。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，通过在模型箱内修筑由土基层、底基层、基层和面层构成的路基路面模型，实现了对实际路面结构的模拟；通过在MTS加载装置的MTS作用头上固定下表面为弧形的加载头，加载头下表面弧度与重车轮胎弧度基本一致，并在加载头的弧形表面上固定一层橡胶层，这样加载头与路面接触区域的形状和面积跟实际车轮迹基本一致，实现了对汽车轮胎的相似模拟；在试验的过程中，通过加载头向路基路面模型上加载一定频率的荷载，通过对埋设在路基路面模型中应变、位移、应力、湿度和温度等传感器输出数据的分析，即可得出与实际车辆实际作用于道路路面上类似的实验数据，实现了在实验室中即可做分析路面结构疲劳的试验。本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置，与采用道路专用的加速加载设备相比，具有成本低、加载周期短、实验数据合理、试验费用低的优点，有益效果显著，便于推广应用。
[0011]本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置的有点体现在:
[0012]1、加载参数变化范围大，可实现重载、超重载极限环境加载:MTS试验机加载荷载为0-1000 kN，加载频率可达到10Hz，目前路面设计规范中标准轴载为100kN，换算为单轮荷载为25 kN，本实验方法完全可以实现各种路面车辆荷载的加载模式，并能通过高频反复加载模拟路面结构的疲劳破坏，来检测路面结构性能的疲劳衰变规律。
[0013]2、模型箱内路面结构跟实际工程路面结构极其相似，材料和路面各结构厚度完全相同，且加载头范围相比整个模型箱来讲要小的多，模型箱的尺寸效应很小，因此实验精度较高。且可以在模型内选多点加载实验，模拟多种车辆荷载工况。
[0014]3、模型试验环境易于控制(湿度、温度)，测试元件易于布设和监测，并在试验后能方便观察路面结构层的变形情况，或者分析和观察路基及路面的破坏情况。
[0015]4、试验设备分布广，目前国内大型MTS设备数量较多，该试验模型及方法易于实现和推广。
[0016]5、试验周期短，费用低。由于MTS设备加载频率较高，可以实现短时间内完成路面疲劳破坏试验，试验费用比道路加速加载设备要低的多。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型中路基路面模型的剖视图；
[0019]图3为本实用新型中加载头与MTS作用头的连接示意图；
[0020]图4为本实用新型中加载头的主视图；
[0021]图5为本实用新型中记载头的俯视图。
[0022]图中:1 MTS加载装置，2路基路面模型，3底座，4竖梁，5横梁，6驱动杆，7 MTS作用头，8加载头，9螺栓，10 土基层，11底基层，12基层，13面层，14传感器，15橡胶层，16螺栓孔。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024]如图1所示，给出了本实用新型的基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验装置的结构示意图，其包括MTS加载装置1、路基路面模型2、MTS作用头7、加载头8、传感器14、橡胶层15。所示的MTS加载装置1由两个底座3、两个竖梁4、横梁5和驱动杆6组成，所示的两个底座3固定于地基上，竖梁4固定于底座3上，横梁5固定于两竖梁4的顶端，驱动杆6设置于横梁5上。MTS作用头7固定于驱动杆6的顶端，在驱动杆6的驱动作用下，MTS作用头7可进行上下运动，以对路基路面模型2进行加载荷载。
[0025]所示的路基路面模型2修筑于模型箱中，模型箱采用实用新型专利名称为“模拟地基用可拆卸组合式模型箱”、专利号为ZL201220527366.0中所公开的模型箱结构，以实现对实际路面结构的近似模拟。如图2所示，给出了本实用新型中路基路面模型的剖视图，所示的模型箱中的路基路面模型2由下至上依次为土基层10、底基层11、基层12和面层13，路基路面模型2横截面的规格以及各层的厚度可按实际情况进行选取。传感器14埋设于路基路面模型