專利名稱：道床板基礎脫空試驗模擬結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及道路與鐵道工程基礎技術領域，尤其涉及一種用于道板床或水泥混凝土路面基礎脫空試驗的結構。
背景技術：
無砟軌道、公路等作為狹長的線形構筑物，具有覆蓋地域跨度大、范圍廣等特點。 這類結構的路基性能受當地地質地貌、路基填料、施工質量控制、行車荷載及溫濕外界環境等多方面因素的影響。由于路基土本身的不均勻性和外界影響因素的不均勻性，從空間分布形式來分，路基的不均勻變形可以分為縱向不均勻變形和橫向不均勻變形。上述的路基縱向不均勻變形主要是源于以下因素沿線土質的差異(包括地基土層的性質、厚度不一、路基填料在物理、力學特性方面的差異)，路基土壓實度的施工變異性，半填半挖的路基形式和沿線路橋(涵)過渡段的結構性差異等。上述的路基橫向不均勻變形體現在路基土本身沿橫向的不均勻變化，以及行車荷載作用沿路基橫向分布的差異。尤其在軟土地區，高路堤在“梯形” 土體自重作用下，在路基頂面通常會形成“盆狀”沉降斷面，一般將這種沉降盆假設為拋物線或正弦曲線形。當路基的不均勻變形過大時，行車荷載和溫度荷載不足以使路基的面層與其下部結構層接觸，道床板將呈現簡支結構或懸臂結構的受力狀態，而使路基的面層應力劇增，嚴重影響到道床板的使用壽命。按目前的道板床室內試驗技術水平，缺乏一套精確模擬現場道床板脫空結構的科學方法。如圖I所示為現有的道床板基礎脫空試驗模擬結構，上層為道板床1，下層為支承層2。將沉降盆模擬為均一厚度的脫空區域11、12、13，以等差脫空數列形式模擬沉降盆，且在不同脫空厚度中間用水泥混凝土支承條21、22間隔，道床板的縱向脫空區域也以等同脫空尺寸模擬。但上述現有的道床板試驗模擬結構與現場工程實際差距較大，無法精確模擬現場脫空結構的空間分布，且支撐條的存在增加了分析的難度，影響到分析的精確度。上述試驗模擬結構存在以下技術問題亟待解決I、脫空結構的空間分布模擬失真路基的空間不均勻變形體現在路基土本身沿縱向、橫向的不均勻變化，以及行車荷載作用沿路基橫向分布的差異。尤其在軟土地區，高路堤會形成縱向不均勻變形、橫向“盆狀”沉降斷面的道床板脫空空間分布。在室內試驗模擬時，常常將不均勻脫空結構轉化成單一脫空厚度結構進行模擬，無法精確獲得與現場工程較為一致的試驗結果。2、脫空結構的時間分布模擬失真道床板在使用過程中，由于填封縫材料質量問題或其工藝不當，雨水沿道板床接裂縫下滲，在行車荷載反復作用下，形成有壓水在板底接裂縫處和板邊高速流動，對支承層的頂面進行沖刷，細顆粒從接裂縫處和板邊被帶到道床板頂面產生唧泥現象，隨著細顆粒的不斷被帶出導致道床板板底脫空。現有的脫空試驗模擬結構無法體現板底脫空結構隨時間的變化過程。3、脫空區域間支承情況模擬失真為模擬 道床板脫空結構的不同脫空厚度，現有的做法是將道床板的板底劃分為不等厚度的脫空區域，每個區域間用水泥混凝土砂漿條支承。這種模擬結構人為地分割了脫空區域之間的連續性，且中間用水泥混凝土砂漿支承條嚴重破壞了脫空區域水泥混凝土板的應力集中現象，必然導致檢測結果與實際情況不符。另一方面，上述現有脫空結構的模擬情況與目前的理論模型假設條件不吻合，導致室內實驗與力學計算結果不一致。因此，本領域的技術人員致力于開發一種精度高的道床板基礎脫空試驗模擬結構。
實用新型內容有鑒于現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種精度高的道床板基礎脫空試驗模擬結構。為實現上述目的，本實用新型提供了一種道床板基礎脫空試驗模擬結構，包括結構上層及結構下層；在所述結構上層與所述結構下層之間設置有硫磺砂漿材料的熱敏結構層，所述熱敏結構層中設置有分區控制的發熱部件；某一分區控制的所述發熱部件發熱后融化該分區的所述熱敏結構層，在所述結構上層與所述結構下層之間形成分區控制的脫空區域。較佳地，所述熱敏結構層包括沿道床板基礎深度分布的多個分層，在各所述分層中分別設置分層控制的所述發熱部件。較佳地，所述熱敏結構層在道床板基礎深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。較佳地，所述熱敏結構層在道床板基礎平面上為規則分布或不規則分布。較佳地，所述脫空區域為凸形或凹形。較佳地，所述發熱部件為電阻絲。本實用新型的有益效果是本實用新型的道床板基礎脫空試驗模擬結構，采用硫磺砂漿作為熱敏材料，按照任意脫空形式，預先布置在假定的板底脫空區域，待道床板或支撐板實際施工完畢后，通過通電加溫的方法將預埋的熱敏材料融化，從而在不同空間分布、時間變化中實現精確模擬板底脫空區域的技術目的。由此本實用新型具有以下有益效果I、精確模擬板底脫空形態的空間分布硫磺砂漿在預熱條件下呈熔融狀態，可以按照現場模具將其做成任意形狀，能精確模擬路基在路基土本身沿縱向、橫向的不均勻變化，待室內試驗模型布設完畢之后通電加溫，硫磺砂漿融化即可獲得與現場工程較為一致的彎沉盆曲線。2、精確模擬板底脫空形態的時間分布將硫磺砂漿分層填筑，每層設置獨立的發熱部件(如電阻絲組成的通電加熱網)，在試驗過程中由上而下加熱不同分層的硫磺砂漿，即可精確獲得板底脫空形態隨時間的變化過程。以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。
圖I是現有的脫空試驗模擬結構的結構示意圖。圖2是本實用新型的脫空試驗模擬結構的原理示意圖。圖3是圖2中熱敏材料的布置結構示意圖。圖4是本實用新型的脫空試驗模擬結構一具體實施例的結構示意圖。圖5是本實用新型中硫磺砂漿的熬制過程示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型的道床板基礎脫空試驗模擬結構一簡化的結構，包括結構上層1，結構下層2。在結構上層I與結構下層2之間，設置有硫磺砂漿材料的熱敏結構層3，熱敏結構層3中設置有分區控制的發熱部件4 (本實施例中為電阻絲)。如圖3所示，本實用新型的原理在于，分區控制的發熱部件41、42、43中的一個或一部分發熱后，融化對應的該分區的熱敏結構層3，在結構上層I與結構下層2之間形成分區控制的凸形或凹形的脫空區域。因此本實用新型的試驗模擬結構可以控制脫空區域的分布。在不同的具體實施中，熱敏結構層3包括沿道床板基礎深度分布的多個分層，在各分層中分別設置分層控制的發熱部件4。因此本實用新型的試驗模擬結構可以控制脫空區域隨時間變化。在其他具體實施例中，熱敏結構層3還可在道床板基礎深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。另外，熱敏結構層3在道床板基礎平面上還可以為規則分布或不規則分布。因此，硫磺砂漿材料的熱敏結構層在實施中可以按照現場模具做成任意形狀，具有很大的靈活性。如圖4所示，本實用新型的脫空試驗模擬結構一具體實施例，沿深度方向依次為道床板A、支承臺B、基床C、土基D，在結構中間還設置多點位移計E，另外在相應位置設置位移傳感器、加速度傳感器、立交應變花等常規測試部件。本實施例中的支承臺B即為圖2中的結構上層，基床C為圖2中的結構下層。在支承臺B與基床C之間設置熱敏結構層3，設置在熱敏結構層3中的電阻絲未作圖示。 如圖5所示以硫磺砂漿作為該熱敏性預埋材料，硫磺砂漿的配置過程如下(I)先將成塊的硫磺破碎，按質量配合比稱量裝入容器內。熬制時，為避免爐火直接加熱硫磺導致硫磺升華，采用間接加熱法熬制硫磺，以確保熬制溫度不至于過高，在135°C至140°C下加熱硫磺融化、脫水。邊融化邊均勻攪拌，防止局部溫度過高導致硫磺升華。(2)當硫磺完全加熱融化后，將干燥的石英砂均勻地加入液態硫磺內，攪拌均勻后再加入石墨和水泥不停攪拌，并升溫至150°C至155°C攪拌均勻。(3)將聚硫乙膠緩慢、均勻地加入硫磺砂漿中，加強攪拌，排除氣泡，溫度控制在150°C至160°C，不能超過170°C，否則聚硫乙膠分解。(4)熬制3至4小時，待硫磺砂漿液體變得均勻、顏色一致抱沫完全消失時，說明硫磺砂衆熬制完成，可燒筑入模。燒筑入模時密切注意有無沉陷、不密實、分層現象。燒筑時降溫至140°C至150°C，同時預埋入一段電阻絲(一根3千瓦的電阻絲平均截成4段，每段做成W型，每個硫磺砂漿臨時支座內埋一段)，硫磺砂漿冷卻后很快產生強度。為了在工程中廣泛運用硫磺材料，硫磺砂漿必須具有一定的技術性能，如下表所
[004權利要求1.一種道床板基礎脫空試驗模擬結構，包括結構上層及結構下層；其特征在于在所述結構上層與所述結構下層之間設置有硫磺砂漿材料的熱敏結構層，所述熱敏結構層中設置有分區控制的發熱部件；某一分區控制的所述發熱部件發熱后融化該分區的所述熱敏結構層，在所述結構上層與所述結構下層之間形成分區控制的脫空區域。
2.如權利要求I所述的道床板基礎脫空試驗模擬結構，其特征在于所述熱敏結構層包括沿道床板基礎深度分布的多個分層，在各所述分層中分別設置分層控制的所述發熱部件。
3.如權利要求I所述的道床板基礎脫空試驗模擬結構，其特征在于所述熱敏結構層在道床板基礎深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。
4.如權利要求I所述的道床板基礎脫空試驗模擬結構，其特征在于所述熱敏結構層在道床板基礎平面上為規則分布或不規則分布。
5.如權利要求I所述的道床板基礎脫空試驗模擬結構，其特征在于所述脫空區域為凸形或凹形。
6.如權利要求I至5任一所述的道床板基礎脫空試驗模擬結構，其特征在于所述發熱部件為電阻絲。
專利摘要本實用新型公開了一種道床板基礎脫空試驗模擬結構，包括結構上層及結構下層；在所述結構上層與所述結構下層之間設置有硫磺砂漿材料的熱敏結構層，所述熱敏結構層中設置有分區控制的發熱部件；某一分區控制的所述發熱部件發熱后融化該分區的所述熱敏結構層，在所述結構上層與所述結構下層之間形成分區控制的脫空區域。本實用新型的道床板基礎脫空試驗模擬結構，采用硫磺砂漿作為熱敏材料，按照任意脫空形式，預先布置在假定的板底脫空區域，待道床板或支撐板實際施工完畢后，通過通電加溫的方法將預埋的熱敏材料融化，從而在不同空間分布、時間變化中實現精確模擬板底脫空區域的技術目的。
文檔編號G01N33/38GK202471701SQ201220059868
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者劉偉杰, 徐一峰, 黃崇偉 申請人:上海市城市建設設計研究總院