專利名稱：凍融循環下路基材料力學參數測試試驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種凍融循環下路基材料力學參數測試試驗機。
背景技術：
近幾年的研究與實踐表明，目前在季節凍土地區，當道路路線需 要通過地下水活躍地區，水文地質條件不良地段，由于凍害造成了道
路的凍脹與翻漿現象，使公路的使用壽命減少50%，而且增加了維修 費用，浪費人力、物力及財力。我國季節性凍土分布廣泛，遍及長江 以北10余省市，占全國總面積的53.5%,其凍害已給國民經濟造成 很大損失。路基材料的抗凍融性在國內外處于研究階段，是科研和施 工單位急需要解決的問題。對路基抗凍融控制技術開展有針對性的研 究，保證高等級公路路基的強度和穩定性，降低工程造價，發揮投資 效益，提高路面服務水平，成為一項十分緊迫的任務。
目前已有的儀器設備如三軸儀，不能在凍融進展過程中測試路基 材料的力學指標，只能在凍融后測試。另一種凍融循環試驗機只是檢 驗材料經凍融循環后的穩定性及耐久性，不能測量材料的力學指標的 變化情況。然而凍融過程中的動力參數是道路設計、施工和養護等各 方面必須參照的數據，研制凍融循環下路基材料力學參數測試試驗機 能夠快速穩定的模擬檢測所需環境，同時又能測量材料的力學性能指標，為季凍區道路工程提供必要設計參數，以確保季凍區道路滿足其 設計使用年限。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在動荷載下、凍或融進展過程中測 試路基材料的動力特性參數及凍脹量、路面彎沉值及變形監測的一種 凍融循環模擬試驗機。
為實現上述目的，本發明提供一種凍融循環下路基材料力學參數 測試試驗機，包括溫控系統、動荷載系統、力學參數測試系統、數據 采集系統和電子控制系統，利用溫控系統模擬現實環境中路基土的凍 融循環，在凍或融的進展過程中由電子控制系統控制動荷載系統，使 動荷載系統輸出不同頻率的模擬交通荷載，并由力學參數測試系統測 量總沉降量、應變，此變形量和應變值由數據采集系統實時采集，并 經過數據處理后顯示數值和時間-位移曲線、應變-時間曲線。
動荷載系統包括電機、碾輪、配重塊、升降機構和轉軸，轉軸上 連接變頻器，用于輸出不同頻率的模擬交通荷載。
力學參數測試系統包括位移傳感器、應變傳感器、面層材料和基 層材料，應變傳感器設在基層材料內，位移傳感器設在動荷載系統的 升降機構上。
本發明能夠在動荷載下、凍或融進展過程中測試路基材料的動力 特性參數及凍脹量、路面彎沉值及變形監測，能夠快速穩定的模擬檢 測所需環境，同時又能測量材料的力學性能指標，為季凍區道路工程 提供必要設計參數，以確保季凍區道路滿足其設計使用年限，其特有的動荷載系統和力學參數測試系統可提高測試精度，計算結果準確。
圖l是本發明的原理框圖； 圖2是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發明包括溫控系統、動荷載系統、力學參數測試系 統、數據采集系統和電子控制系統，利用溫控系統模擬現實環境中路 基土的凍融循環，在凍或融的進展過程中由電子控制系統控制動荷載 系統，使動荷載系統輸出不同頻率的模擬交通荷載，并由力學參數測 試系統測量總沉降量、應變，此變形量和應變值由數據采集系統實時 采集，并經過數據處理后顯示數值和時間-位移曲線，應變-時間曲線。
參照圖2，本發明的動荷載系統由電機和減速器l輸出動力，連 接在轉軸15的變頻器2改變動力的頻率，轉臂3旋轉，通過連桿4 帶動連接板5做往復運動，其運動距離為230士10mm，運動的速度為 42 ±1次/分。碾輪6通過配重塊18在面層材料8上施加模擬交通 荷載的大小為0.7土0.05Mpa。轉動升降機構7手輪，可將碾輪6進 行提升和下降；溫控系統由制冷壓縮機IO產生冷氣，通過管道將冷 氣傳遞給散熱器14和風扇13。該儀器的測量溫度為-25°C +25°C， 試驗溫度可在溫度測量范圍內任意設定，由電子控制系統自動控制。 利用溫度傳感器16測量動荷載系統機箱內溫度，并通過傳輸裝置將 信息傳遞給計算機系統12，利用計算機系統12調控制冷壓縮機10， 使得加載系統機箱內溫度達到設定溫度，并利用溫度傳感器17測量路基材料溫度，將測得的時時路基材料溫度傳輸給計算機系統12， 與動荷載系統的應力-時間曲線和應變傳感器11的應變-時間曲線相 對應；力學參數測試系統由配重塊18控制施加的模擬交通荷載，通 過碾輪6施加給面層材料8，利用在基層材料9中預埋的應變傳感器 11測量路基材料內應變-時間關系曲線，并將數據傳輸給計算機系統 12，其應變-時間關系曲線與溫度傳感器17測得的溫度-時間曲線相 對應，這樣即可求得路基材料在凍融進展過程中的應變、應力和彈性
權利要求
1、一種凍融循環下路基材料力學參數測試試驗機，包括溫控系統、動荷載系統、力學參數測試系統、數據采集系統和電子控制系統，利用溫控系統模擬現實環境中路基土的凍融循環，在凍或融的進展過程中由電子控制系統控制動荷載系統，使動荷載系統輸出不同頻率的模擬交通荷載，并由力學參數測試系統測量總沉降量、應變，此變形量和應變值由數據采集系統實時采集，并經過數據處理后顯示數值和時間-位移曲線、應變-時間曲線。
2、 根據權利要求1所述的凍融循環下路基材料力學參數測試試 驗機，動荷載系統包括電機、碾輪、配重塊、升降機構和轉軸，其特征在于轉軸上連接變頻器，用于輸出不同頻率的模擬交通荷載。
3、 根據權利要求1所述的凍融循環下路基材料力學參數測試試 驗機，其特征在于力學參數測試系統包括位移傳感器、應變傳感器、 面層材料和基層材料，應變傳感器設在基層材料內，位移傳感器設在 動荷載系統的升降機構上。
全文摘要
一種凍融循環下路基材料力學參數測試試驗機，包括溫控系統、動荷載系統、力學參數測試系統、數據采集系統和電子控制系統，溫控系統模擬現實環境中路基土凍融循環，在凍或融進展過程中由電子控制系統控制動荷載系統，使動荷載系統輸出不同頻率模擬交通荷載，由力學參數測試系統測量總沉降量、應變，變形量和應變值由數據采集系統實時采集，處理后顯示數值和時間-位移曲線、應變-時間曲線。本發明在動荷載的凍或融進展過程中測試路基材料動力特性參數及凍脹量、路面彎沉值及變形監測，快速穩定模擬檢測所需環境，測量材料力學性能指標，為季凍區道路工程提供設計參數，確保季凍區道路滿足設計使用年限，提高測試精度，計算結果準確。
文檔編號G01N3/00GK101464238SQ20091006641
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月7日 優先權日2009年1月7日
發明者劉寒冰, 宮亞峰, 李長雨, 程永春, 譚國金, 魏海斌 申請人:吉林大學