一种多功能融冰雪路面试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种多功能融冰雪路面试验装置，更具体地说是一种用于模拟不 同工况条件、不同路面结构、采用电热法或热流体法等不同融冰雪方式的融冰雪过程，并进 一步获得融冰雪效率、速率与路面疲劳寿命，进而对融冰雪路面方案进行评价。
【背景技术】
[0002] 道路积雪结冰严重威胁着交通安全。常用的采用人力W及机械设备的除冰雪方 法，其耗费人力物力巨大;采用融冰雪路面可W快速地消除路面冰雪，较为典型的为电加热 或流体加热型融冰雪路面，是在水泥混凝±中预埋加热器件，W电加热或流体加热的方式 给水泥混凝±路面加热，混凝±导热快、比热容大、蓄热能力强，使融冰雪效果有一定的保 障。
[0003] 不同的环境条件、路面结构、加热功率或流体溫度对于融冰雪路面的融冰雪效果 的影响是不同的，并决定着融冰雪路面的融冰雪负荷能力。现有技术中的一些试验装置功 能单一，针对不同的环境条件、路面结构、加热功率或流体溫度等不能进行简单有效的比对 试验，极大地限制了融冰雪路面的具体应用。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种多功能融冰雪路面试 验装置，W期能够针对不同的工况条件、路面结构，W及不同的融雪化冰方式进行融雪化冰 过程的模拟试验，进而获得融冰雪效率、速率W及融冰雪路面的疲劳寿命，对于融冰雪路面 方案进行评价，W使融冰雪路面能够得到更好的应用。
[0005] 本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006] 本实用新型多功能融冰/雪路面试验装置的特点是:设置用于构建试验环境的密 闭的箱体；
[0007] 在所述箱体的内部设置试验平台，被测试件放置在所述试验平台上，在被测试件 的表面覆盖一层导热布，在导热布上放置冰/雪槽;呈倾斜的加冰/雪管道的低端处在冰/雪 槽的上方，用于向冰/雪槽中投冰/雪，所述加冰/雪管道的另一端贯穿箱体侧壁突伸在箱体 的外部;在所述箱体的内壁上分别固定设置有溫度计、风扇W及照明装置；
[000引所述箱体的外部配置包括制冷单元、量筒和化C控制器，利用所述制冷单元为箱体 提供冷量，使得在箱体中获得设定的环境溫度;带有称重器的量筒位于箱体一侧;所述量筒 通过排水管与试验平台上的排水口相连通，用于收集箱体中融冰/雪水，并计量融冰/雪的 水量;所述化C控制器用于控制风扇、照明装置W及通过设置在箱体侧壁上的接线端口与被 测试件中的电器元件电连接；
[0009]用于模拟融冰/雪路面的被测试件分层设置为:位于底部的下层路面层、位于中部 的中部加热层和位于顶面的上层路面层;所述中部加热层为混凝±预制件，在其中成阵列 分布各孔道，所述各孔道相互平行，且呈水平布置，在所述各孔道的孔壁上粘接有应变片； 在设定位置的孔道中置入加热元件形成加热孔，在所述加热元件的表面设置溫度传感器； 在未置入有加热元件的孔道中置入混凝±棒将孔道填实，所述混凝±棒与所述中部加热层 属于热、力学性能相同的同质材料。
[0010] 本实用新型多功能融冰/雪路面试验装置的结构特点也在于:所述试验平台设置 为具有底部平台和两侧壁板的通槽结构，在所述被测试件两侧和底部粘贴有隔热板。
[0011] 与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
[0012] 1、本实用新型的多功能融冰雪试验装置能够模拟电加热或流体加热等融冰雪路 面，一个试件可根据设定分别W电加热和流体加热的不同方式进行试验，并能快速调整加 热元件的埋深和间距，避免多种路面方案需要制作多种试件的弊端，有效减少了时间和造 价成本。
[0013] 2、本实用新型能够实现不同环境溫度和风速等多种工况条件的禪合，极大地提高 了试验过程的准确性。
[0014] 3、本实用新型试验方法中采用回归模型计算损伤变量，相较于传统溫度荷载疲劳 试验需循环加载至试件破坏，本实用新型只需一次加载即可预估疲劳寿命，大大缩短了融 冰雪路面疲劳寿命试验时间，同时还避免了长时间大循环下溫度加载试验失败的问题。
[0015] 4、本实用新型方法中利用融冰雪效率、融冰雪速率和融冰雪路面疲劳寿命为优化 指标，对融冰雪路面进行评价，相较于传统W融冰雪速率或效率进行优化设计的方法，本实 用新型方法兼顾了热力学和力学寿命特征，更加符合工程实际要求。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型多功能融冰雪路面试验装置结构示意图；
[0017] 图2为本实用新型在中部加热层中设置电加热器结构示意图；
[0018] 图3为本实用新型在中部加热层中设置流体加热器结构示意图。
[0019]图中标号：1箱体、2为化C控制器，3照明装置，4溫度计，5风扇，6接线端口，7隔热 板,9试验平台，IOa下层路面层，1化上层路面层，11中部加热层，12孔道，1巧协官，14重同， 15称重器，16制冷单元，17加冰/雪管道，18导热布，19冰/雪，20冰/雪槽，21混凝±棒。
【具体实施方式】
[0020]参见图1，本实施例中多功能融冰/雪路面试验装置是设置用于构建试验环境的密 闭的箱体1。
[0021 ]在箱体1的内部设置试验平台9，被测试件放置在试验平台9上，在被测试件的表面 覆盖一层导热布18,在导热布18上放置冰/雪槽20;呈倾斜的加冰/雪管道17的低端处在冰/ 雪槽20的上方，用于向冰/雪槽20中投冰/雪19,加冰/雪管道17的另一端贯穿箱体侧壁突伸 在箱体1的外部;在箱体1的内壁上分别固定设置有溫度计4、风扇5W及照明装置3。
[0022]如图1所示，在箱体1的外部配置包括制冷单元16、量筒14和化C控制器2,利用制冷 单元16为箱体1提供冷量，使得在箱体1中获得设定的环境溫度;带有称重器15的量筒14位 于箱体一侧;量筒14通过排水管13与试验平台9上的排水口相连通，用于收集箱体1中融冰/ 雪水，并计量融冰/雪的水量;PLC控制器2用于控制风扇5、照明装置3W及通过设置在箱体 侧壁上的接线端口 6与被测试件中的电器元件电连接；
[0023] 用于模拟融冰/雪路面的被测试件分层设置为:位于底部的下层路面层10a、位于 中部的中部加热层11和位于顶面的上层路面层IOb;中部加热层11为混凝±预制件，在其中 成阵列分布各孔道12，各孔道12相互平行，且呈水平布置，在各孔道12的孔壁上粘接有应变 片;在设定位置的孔道中置入加热元件形成加热孔，在加热元件的表面设置溫度传感器;在 未置入有加热元件的孔道中置入混凝±棒将孔道填实，混凝±棒与所述中部加热层属于 热、力学性能相同的同质材料。
[0024] 具体实施中，试验平台9设置为具有底部平台和两侧壁板的通槽结构，在被测试件 两侧和底部粘贴有隔热板7。
[0025] 利用本实施例中多功能融冰/雪路面试验装置进行路面的融冰/雪试验方法是按 如下过程进行：
[0026] 步骤一、根据融冰/雪路面中加热元件设定的间距d和埋深h，在中部加热层11上的 对应位置孔道12中置入加热元件，在未置入有加热元件的孔道中置入混凝±棒21将孔道填 实。
[0027] 步骤二、将由下层路面层10a、中部加热层11和上层路面层IOb叠放构成的被测试 件在两侧和底部粘贴隔热板7后放置在试验平台9上，在被测试件上覆盖导热布18,冰/雪槽 20放置在导热布18上，将被测试件中电连接导线与化C控制器相连接。
[0028] 步骤S、利用化C控制器控制风扇5和照明装置3模拟相应的风速和光照条件。
[0029] 步骤四、启动制冷装置16,在由溫度计4测得的箱体内溫度达到试验所需环境溫度 T时，通过加冰/雪管道17向冰/雪槽20中投入设定质量的冰/雪。
[0030] 由化C控制器控制加热元件开始加热，直至冰/雪槽中的冰/雪融化完毕，加热元件 停止加热，完成融冰/雪过程。
[0031] 步骤五、分别记录完成融冰/雪过程中的各检测数据，通过计算获得融冰/雪路面 的融冰/雪效率n，W及融冰/雪路面的融冰/雪速率V。
[0032] 检测数据为：
[0033] 由溫度传感器检测获得加热元件开始加热时的起始溫度Tl和停止加热时的结束 溫度T2;加热元件自开始加热至停止加热的加热时长t，融冰/雪过程中所有应变片检测获 得的应变值中的最大应变值Emax和最小应变值Emin,由称重器15测得的完成融冰/雪过程时 量筒中的融冰/雪质量M;
[0034] 令:冰/雪的比热容为C，冰/雪的溶解热为q;
[0035] 则:完成融冰/雪过程所吸收的热量Q为:Q = CXMX t+M Xq
[0036] 若加热元件是电阻值为R的电加热元件，电加热元件的端电压为U;
[0037] 则电加热元件在完成融冰/雪的过程中产生的热量W为：
[003引 w=pxt，P = lj2/R;
[0039] 若加热元件为流体加热器件，流体加热器件中热流体的质量为m，热流体比热容为 C'，
[0040] 则流体加热器件产生的热量W为:W=HiC^ (T广T2);
[0041] 依此则有：
[0042] 融冰 / 雪效率 n 为:n=Q/wxioo%;
[0043] 融冰/雪速率V为:v=M/t。
[0044] 利用本实施例中融冰/雪试验方法对融冰/雪路面进行疲劳寿命预估是按如下过 程进行：
[0045] 首先，按照本实施例中融冰/雪试验方法，采用有限元软件模拟不同的试验过程， 建立融冰雪路面损伤变量D与各试验参数的回归模型；