一种路面结构层的温度应力监测装置的制作方法

本实用新型涉及道路监测技术领域，特指一种路面结构层的温度应力监测装置。

背景技术：

我国的路面类型主要是沥青混凝土面层和水泥稳定类基层结构，而沥青混合料和水泥稳定材料均是温度敏感性材料，尤其是水泥稳定类材料，这些材料极易受外部环境温度变化而产生热胀或冷缩，并由于路面结构内部约束而产生较大温度应力，当产生的温度应力过大时将会使路面结构产生破坏，对道路的使用性能造成不利的后果。

路面各结构层由于温度变化产生的温度应力对路面的性能有着十分重要的影响，实际路面结构层的温度分布及所产生的应力情况十分复杂，这使得要获得路面结构的温度应力十分困难。目前，对路面结构层的温度场的分布规律进行了大量的研究，但针对温度变化与路面结构层温度应力的关系多局限于理论计算分析和数值模拟方面。此外，在道路监测技术方面，目前对路面结构的温度湿度监测技术较为成熟，但在路面结构层温度应力现场监测方面几乎未见开展，也没有专门可适用于路面结构层温度应力的监测仪器及方法。同时，由于道路结构层还受施工前后的影响，若直接采用传感器测量不仅达不到监测效果，还极易造成传感器损坏。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种路面结构层的温度应力监测装置，可以同时实时监测各路面结构层的温度及温度应力变化，能够精确对路面任意结构层的温度与温度应力进行监测，为获得不同工况和地区的路面结构层所受温度应力情况提供有效的途径，也为研究路面结构层的温度应力与温度变化之间的关系打下坚实的数据基础，还为进一步修正现有路面力学分析和数值模拟提供数据支撑。

为了实现上述目的，本实用新型应用的技术方案如下：

一种路面结构层的温度应力监测装置，包括预埋于路面结构层内的测量盒、预埋于路面结构层内的PE导线引出管、导线与数据采集器，测量盒内设有传感器，传感器连接于导线的一端，导线的另一端穿过PE导线引出管后连接于数据采集器。

进一步而言，所述测量盒的底板上设有可插入路面结构层中的固定立柱，测量盒的顶部上设有拱形钢板，拱形钢板的两端分别设有可伸缩拱形板，测量盒的底板两端分别设有带滑道的底部平板，可伸缩拱形板与带滑道的底部平板之间设有垂直侧板与垂直前后板，垂直侧板的底部设有底部滑轮。

进一步而言，所述垂直侧板与测量盒的侧板之间设有轻质弹簧。

进一步而言，所述传感器采用多功能电阻式位移计，传感器的一端设有测量探头，测量探头抵触于测量盒侧部的垂直侧板上，传感器的另一端连接于导线的一端，数据采集器上设有接头，导线的另一端穿过PE导线引出管后通过端部插头连接于数据采集器上的接头。

进一步而言，所述测量盒内设有固定承台，固定承台上设有定位卡槽，传感器上设有固定凸起，传感器通过固定凸起嵌于固定承台上的定位卡槽内。

进一步而言，所述传感器固定承台上设有可便于走线的圆形开孔。

进一步而言，所述PE导线引出管采用由多节短管组成的可伸缩软管。

进一步而言，所述固定立柱采用可折叠细钢柱。

本实用新型有益效果：

1)与现有技术相比，本实用新型所述的监测装置的测量盒可通过预埋的方式直接布设在路面结构中，布设过程简单易操作；

2)通过将两上相同的传感器同时置于测量盒内，不仅可以避免传统测量手段中因路面施工中及施工后对传感器的破坏，还极大的减小了测量过程因路面结构环境变化造成的监测变异性，同时，两个传感器的数据互为平行监测实验，相互校正、验算，更大程度保证了监测的有效性和精度；

3)与现有技术相比，本实用新型所述的传感器采用应变式传感器测量应力的方式不同，通过使用多功能电阻式位移计进行现场监测使得测量过程变异性小，测量结果受其它因素影响小，可很好的测量路面结构层发生的真实应力情况；

4)通过将可伸缩PE管与测量盒相接作为导线引出管，使导线始终置于保护管中，进一步提高了传感器的有效性；

5)采用自动化采集系统，使数据采集工作更加高效，极大地减少了监测时的人力物力，扩大了路面监测工作的应用场景。

附图说明

图1是监测装置整体结构示图；

图2是监测装置在路面结构中监测示图。

图3是测量盒结构示图；

图4是测量盒平面示图；

图5是PE导线引出管结构示图；

图6是传感器结构示图；

图7是数据采集器结构示图。

1.测量盒；2.PE导线引出管；3.导线；4.数据采集器；5.固定立柱；6.拱形钢板；7.固定承台；70.定位卡槽；8.传感器；9.可伸缩拱形板；10.垂直侧板；11.垂直前后板；12.带滑道的底部平板；13.底部滑轮；14.轻质弹簧；15.圆形开孔；16.测量探头；17.接头通道；18.端部插头；19.固定凸起。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

如图1至图7所示，本实用新型所述一种路面结构层的温度应力监测装置，包括预埋于路面结构层内的测量盒1、预埋于路面结构层内的PE导线引出管2、导线3与数据采集器4，测量盒1内设有传感器8，传感器8连接于导线3的一端，导线3的另一端穿过PE导线引出管2后连接于数据采集器4。以上所述构成本实用新型基本结构。

本实用新型采用这样的结构设置，通过测量盒1对路面结构层进行测量，测量的数据通过导线3传输至数据采集器4进行收集与储存，实际应用中，本实用新型所述的数据采集器4可采集并储存路面结构层中传感器8的温度和应力变化情况，而后由远程的接收系统实时获得现场的监测数据，为获得不同工况和地区的路面结构层所受温度应力情况提供有效的途径，也为研究路面结构层的温度应力与温度变化之间的关系打下坚实的数据基础，还为进一步修正现有路面力学分析和数值模拟提供数据支撑。

更具体而言，所述测量盒1的底板上设有可插入路面结构层中的固定立柱5，测量盒1的顶部上设有拱形钢板6，拱形钢板6的两端分别设有可伸缩拱形板9，测量盒1的底板两端分别设有带滑道的底部平板12，可伸缩拱形板9与带滑道的底部平板12之间设有垂直侧板10与垂直前后板11，垂直侧板10的底部设有底部滑轮13。采用这样的结构设置，通过测量盒1的钢板外壁起到对测量盒1内的传感器8起到保护作用，其中，固定立柱5的作用在于将测量盒1固定于路面结构层内，防止位移，避免测量时出现误差。

实际应用中，当路面因温度产生形变情况时，带滑道的底部平板12的底部滑轮13作用下，可伸缩拱形板9与垂直侧板10会产生位移，从而通过传感器8实现测量温度和应力变化的效果。

更具体而言，所述垂直侧板10与测量盒1的侧板之间设有轻质弹簧14。采用这样的结构设置，通过轻质弹簧14可使垂直侧板10随时与外界路面结构紧密且平整的接触，从而使传感器8的接触精度更高。

更具体而言，所述传感器8采用多功能电阻式位移计，传感器8的一端设有测量探头16，测量探头16抵触于测量盒1侧部的垂直侧板10上，传感器8的另一端连接于导线3的一端，数据采集器4上设有接头17，导线3的另一端穿过PE导线引出管2后通过端部插头18连接于数据采集器4上的接头17。实际应用中，本实用新型所述的传感器8为两个，两个传感器8的测量探头16分别抵触于测量盒1两端的垂直侧板10上，通过测量垂直侧板10的移动来测量路面结构的变形响应，从而获得路面结构层的应力变化情况，这样有效解决了在路面结构传感器8受不同测点变化的影响，为传感器8的埋设工作提供了较大的便利，并且可在同一测点上同时得到两组数据，不仅可为数据的校对和验证提供方便，还增强了监测装置的有效性。

实际应用中，本实用新型所述的数据采集器4中包含多个接头17，可同时搭载多个传感器8，并通过GPRS将采集的数据传输至远程接收系统中。

更具体而言，所述测量盒1内设有固定承台7，固定承台7上设有定位卡槽70，传感器8上设有固定凸起19，传感器8通过固定凸起19嵌于固定承台7上的定位卡槽70内。采用这样的结构设置，使传感器8定位于固定承台7上，安装与拆卸均非常方便。

更具体而言，所述传感器固定承台7上设有可便于走线的圆形开孔15。采用这样的结构设置，便于导线3穿于圆形开孔15后连接于传感器8。

实际应用中，本实用新型所述的PE导线引出管2正好与圆形开孔15对应嵌合连接，使导线始终置于保护管中，进一步提高了传感器的有效性。

更具体而言，所述PE导线引出管2采用由多节短管组成的可伸缩软管。采用这样的结构设置，可根据路面结构横向宽度变换PE导线引出管2的长度，使得装置的安装更灵活和拆卸更方便。

实际应用中，本实用新型所述的PE导线引出管2的直径是导线3直径的3～4五倍。

更具体而言，所述固定立柱5采用可折叠细钢柱。采用这样的结构设置，使固定立柱5可在硬质或软质的地面上均可使用。

本实用新型的安装方法：

以某高速公路为例，该高速公路横向宽22.5m，单幅宽11.25m，其中土路肩0.75m，硬路肩3m，行车道7.5m，在路面结构层有上面层、中面层、下面层、基础以及底基层，下面以监测该路面的基层温度应力变化为例进行安装；

1)在路面的基层摊捕时，先在行车道距离硬路肩0.5m处选择对应的测点，然后对指定测点位置的下部进行清理平整处理后，再将测量盒1底部的四个固定立柱5打开，将其插入底基层中使测量盒1稳定且平整；

2)将测量盒1固定好后，将传感器8的导线3穿入PE导线引出管2中并从另一端穿出，然后将PE导线引出管2布置在与测量盒1纵向垂直的方向上，并调节管长使其长于路宽1～2m；

3)将由PE导线引出管2引出的导线3连接到数据采集器4的接头17上，并对数据采集器4进行调度至正常使用状态；

4)数据采集器4调试完毕后，再对基层进行压实施工，基层压实完后，检查传感器8是否正常，若处于正常状态再进行路面结构的下一步施工。

同上，该监测装置在监测路面其它结构层的温度应力时的安装方法与上述相同。

以上对本实用新型实施例中的技术方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。