公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103760045 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103760045 A (21)申请号 201410017790.4 (22)申请日 2014.01.15 G01N 3/36(2006.01) (71)申请人 湖南省交通科学研究院 地址 410002 湖南省长沙市芙蓉中路三段 472 号 (72)发明人 李志勇 陈晓斌 董城 岳志平 郑祖恩 高琼 吴欣 张晓军 刘卓 (74)专利代理机构 北京德恒律治知识产权代理 有限公司 11409 代理人 章社杲 孙征 (54) 发明名称 公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验 装置 (57) 摘要 本发明。

2、公开了一种公路交通荷载路基路面动 力损伤模拟实验模型， 由至少一个交通荷载动力 加载系统、 路基路面结构和数据采集系统三部分 组成。开通液压油源系统， MTS 伺服加载系统对加 载函数的控制方式， 微机控制采集系统控制模拟 交通荷载的振动波形， 驱动作动器对加载轴和加 载轮对加载， 加载轮对通过路面结构传递动荷载 到路基部位， 路面测试元件和路基测试元件的测 点数据通过数据传输电缆集中被微机控制采集存 储。 本发明结构合理， 操作方便， 可模拟不同速度、 不同轴重下公路交通荷载作用于路基与路面长期 性能交通动力荷载模拟试验需要。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图。

3、 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103760045 A CN 103760045 A 1/1 页 2 1. 一种公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置， 由至少一个交通荷载动力加 载系统、 路基路面结构和数据采集系统三部分组成， 其特征在于 ： 单个所述的交通荷载动力 加载系统的结构是 ： 反力架立柱 (11) 固定设在反力架基础 (13) 上， 反力架横梁 (12) 固定 安装在所述的反力架立柱 (11) 上， 反力架斜撑杆 (14) 两端分别与所述的反力架横梁 (12) 和反力架立柱 。

4、(11) 固定对接， 作动器 (16) 的上部与所述的反力架横梁 (12) 固定连接， 所 述的作动器 (16) 的下部与加载轴 (17) 固定连接， 所述的加载轴 (17) 与加载轮对 (18) 固 定连接， 液压油源系统 (15) 与所述的作动器 (16) 连接 ； 所述的路基路面结构由地基 (23)、 设在所述的地基 (23) 上的路堤本体 (22)、 设在所 述的路堤本体 (22) 上的路面结构 (21) 以及室内地面 (24) 组成 ； 所述的数据采集系统由 路面测试元件 (31)、 路基测试元件 (32)、 微机控制采集系统 (34) 组成， 所述的路面测试元 件 (31) 和所述。

5、的路基测试元件 (32) 通过数据传输电缆 (33) 与所述的微机控制采集系统 (34) 通信连接， 其中， 所述的路面测试元件 (31) 设在所述的路面结构 (21) 内， 所述的路基测试元件 (32) 设在所述的路堤本体 (22) 内， 所述的加载轮对 (18) 放置于所述的路面结构 (21) 上。 2. 根据权利要求 1 所述的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置， 其特征在 于 ： 所述的加载轮对 (18) 外包有轮胎橡胶。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置， 其特 征在于 ： 所述的反力架立柱 (11) 采用立柱地脚螺栓连接在所述。

6、的反力架基础 (13) 上， 所述的 反力架横梁 (12) 采用立柱六角螺栓连接在所述的反力架立柱 (11) 上， 所述的反力架斜撑 杆 (14) 两端分别与所述的反力架横梁 (12) 和反力架立柱 (11) 采用钢板对接焊接， 所述的 作动器 (16) 上部与所述的反力架横梁 (12) 采用螺栓连接， 所述的作动器 (16) 下部与所述 的加载轴 (17) 采用螺栓连接， 所述的加载轴 (17) 与所述的加载轮对 (18) 采用螺栓连接。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置， 其特 征在于 ： 所述的路基测试元件(32)包括静土压力盒(A)、 垂。

7、向动土压力盒(B)、 水平向动土压力 盒 (C） 、 加速度计 (D)、 沉降板 (E) 和单点沉降计 (F)。 权 利 要 求 书 CN 103760045 A 2 1/7 页 3 公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置 技术领域 0001 本发明涉及一种动力损伤模拟实验装置， 特别是涉及一种公路交通荷载下路基路 面动力损伤模拟实验装置。 背景技术 0002 随着国民经济的飞速发展， 交通运输呈现出 “大流量、 重载和渠化交通” 的特点。 带 来的负面效应是 ： 载货汽车的超载日益严重， 实际累计标准轴载的剧增， 直接导致路基的损 伤和路面的早期破坏。重载交通荷载作用下路基与路面长期性能。

8、日益受到关注。路基与路 面耦合损伤是交通工程中的难题， 尤其是重载交通荷载作用下路基的疲劳损伤问题， 对路 基结构长期稳定及诱导路面结构破损起关键影响。随着超载频率和超载吨位的增加， 重载 交通问题凸显， 由此带来的轴重设计标准与实际的交通状况脱节、 路基设计指标和路基检 测验收指标很少考虑动荷载作用下的疲劳损伤问题。在路基与路面长期性能评价中， 汽车 荷载作用下路基与路面疲劳损伤研究至关重要。但目前， 重载交通荷载对路基的疲劳损伤 研究缺乏， 有必要对此专门研究， 尤其是重载交通动荷载作用下路基与路面疲劳损伤耦合 的研究意义重大。人们已经意识到公路工程路面结构过早破损问题的日益突显， 重载交。

9、通 荷载下路基疲劳损伤对路面结构破坏作用值得深入研究。 但由重载交通荷载路基路面动力 损伤模拟实验条件的限制， 重载交通动荷载作用下路基与路面疲劳损伤的研究缺乏。已有 的小比例尺模型实验， 受到材料相似度、 边界条件和动力加载模型的影响， 实验结构与实际 行车工况有较大的差别。针对公路重载交通荷载特点， 开展大比例尺模拟重载交通荷载路 基路面动力损伤的室内模型实验非常必要。 模型实验中需要真实模拟重载交通荷载路基与 路面相互作用实际工况， 完成不同车度、 轴重、 不同振动周次的实验， 深入研究路基与路面 相互作用的疲劳损伤。 在模型实验的基础上， 获得不同速度、 不同振动时间路基整体变形参 数。

10、、 路基体内不同点应力、 应变和加速度变化规律， 以此综合研究路基的疲劳损伤耦合损伤 规律。 以前已有的路基模型主要采用了小比例模型试验， 受边界条件影响大， 材料相似度不 高， 不能反映某段路基的动力响应特性。 基于以上现实需要和目前存在的问题， 发明一种公 路重载交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型， 为满足研究重载交通荷载作用下路基与 路面长期性能需求。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是提供一种能很好地模拟公路车辆在行驶的过程中 作用于路面、 路基体系上的动力荷载， 能提供不同轴重、 不同行车速度下的动力荷载， 能够 满足交通荷载作用下路基与路面长期性能交通动力荷载模拟试验。

11、需要的公路交通荷载下 路基路面动力损伤模拟实验装置。 0004 为了解决上述技术问题， 本发明提供的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实 验装置， 由至少一个交通荷载动力加载系统、 路基 - 路面结构和数据采集系统三部分组成， 单个所述的交通荷载动力加载系统的结构是 ： 反力架立柱固定设在反力架基础上， 反力架 说 明 书 CN 103760045 A 3 2/7 页 4 横梁固定安装在所述的反力架立柱上， 所述的反力架斜撑杆两端分别与所述的反力架横梁 和反力架立柱固定对接， 作动器的上部与所述的反力架横梁固定连接， 所述的作动器的下 部与加载轴固定连接， 所述的加载轴与所加载轮对固定连接， 。

12、液压油源系统与所述的作动 器连接 ； 所述的路基路面结构包括地基、 设在所述的地基上的路堤本体、 设在所述的路堤本 体上的路面结构以及室内地面 ； 所述的数据采集系统由路面测试元件、 路基测试元件、 微机 控制采集系统组成， 路面测试元件和路基测试元件通过数据传输电缆与微机控制采集系统 通信连接， 所述的路面测试元件设在所述的路面结构内， 所述的路基测试元件设在所述的 路堤本体内， 所述的加载轮对放置于所述的路面结构上。采用上述技术方案的路交通荷载 下路基路面动力损伤模拟实验装置， 加载轮对放置于路基上的路面结构上， 开通液压油源 系统， 微机控制采集系统控制模拟交通荷载的振动波形， 驱动作动。

13、器对加载轴和加载轮对 加载， 路面测试元件和路基测试元件测试到的测点数据通过数据传输电缆集中被微机控制 采集系统采集存储。 如此模拟公路货车单轴加载， 如果需要模拟多轴加载， 则重复设置多套 如上设备。 此外， 本发明的反力架立柱、 反力架横梁、 反力架基础、 反力架斜撑杆所形成的反 力架刚度大， 可最大限度减小对作动器的影响， 满足路基与路面长期性能交通动力疲劳试 验满定性和加载频率的需要。 0005 根据本发明， 所述的加载轮对外包有轮胎橡胶。 0006 根据本发明， 所述的反力架立柱采用立柱地脚螺栓连接在所述的反力架基础上， 所述的反力架横梁采用立柱六角螺栓连接在所述的反力架立柱上， 所。

14、述的反力架斜撑杆两 端分别与所述的反力架横梁和反力架立柱采用钢板对接焊接， 所述的作动器上部与所述的 反力架横梁采用螺栓连接， 所述的作动器下部与所述的加载轴采用螺栓连接， 所述的加载 轴与所述的加载轮对采用螺栓连接。 0007 根据本发明， 所述的路基测试元件包括静土压力盒、 垂向动土压力盒、 水平向动土 压力盒、 加速度计、 沉降板和单点沉降计。 0008 根据本发明， 交通荷载动力加载系统包括反力加载架、 MTS 油压控制的富力通达作 动器、 加载轴和加载轮对组， 可以模拟任意汽车荷载谱的随机振动波形。 本发明的驱动作动 器、 加载轴和加载轮对形成的稳定加载系统， MTS 油压控制的富力。

15、通达作动器可以模拟任意 汽车车轴荷载谱的随机振动波形， 稳定的 MTS 油压控制系统可以实现高速公路沥青路面设 计年限 （15 年） 内单个车道上累计当量轴次 N（即， 一个加载周期） 加载需求。 0009 根据本发明， 数据采集系统包括埋设于路基本体内的变形传感器、 应力传感器、 应 变传感器、 加速度传感器和德国集成测控公司 （德国 IMC 公司） 的无线采集传输系统。 0010 根据本发明， 路基路面结构中， 路基类型考虑低填方路堤、 一般路堤和高填方路 堤， 路面结构考虑水泥混凝土路面、 沥青混凝土路面结构和复合路面结构。其中， 低填方路 堤为填方高度小于或等于 3 米的路堤， 高填方。

16、路堤为填土高度大于 18 米 （土质） 或 20 米 （石 质） 的路堤。该装置结构合理、 操作方便， 主要用于交通荷载作用下路基与路面长期性能试 验研究。 0011 根据本发明， 模型为比例尺为 1:1 的路基路面模型， 模型的路基路面结构的尺寸 与实际工程一致， 路基填料为实际使用填料， 路面结构材料为实际使用材料， 材料的相似 度为 100%， 能够最大限度模拟交通荷载下公路路基 - 路面的实际疲劳损伤工况。本发明 还在于加载轴的与货车轮对距离一致两侧均匀分担轴重， 可使交通荷载均匀分担与两侧 说 明 书 CN 103760045 A 4 3/7 页 5 轮对 ； 加载轮对由铸铁轮弧外包。

17、轮胎橡皮形成的路面接触参数与 公路沥青路面设计规范 JTGD5010-2006 中， 车轮 （BZZ-100， 即标准轴载是 100KN） 与路面接触参数一致， 该参数为 轮胎穿压面当量圆直径 d=21.3cm， 如此可最大限度实现交通荷载的模拟。 0012 本发明还在于交通荷载动力加载系统的单车轴模拟独立性， 驱动作动器、 加载轴 和加载轮对形成的交通荷载加载系统可良好模拟交通货车任意单轴重、 任意车速和任意随 机波形的加载 （如加速、 减速、 跳车等） 。 0013 本发明还在于交通荷载动力加载系统的反力架 （包括反力架立柱、 反力架基础、 反 力架横梁、 反力架斜撑杆） 的可移动性和间距。

18、可调性， 配合 1 3 套驱动作动器、 加载轴和加 载轮组成的加载结构， 可以模型现行公路任意重轴数 (1 轴 3 轴 ) 车型的实验加载。 0014 本发明还在于试验过程中通过调节反力架的间距， 可调整作用于路面的动力荷载 间距 ； 试验过程中通过调节反力横梁的高度， 可适应不同的路面结构或作动器 ； 采用多个 作动器联动， 可实现车辆运行过程中不同车轴的动力荷载。 0015 本发明还在于由路面结构、 路堤本体、 地基、 室内地面组成的路基路面结构的灵活 可变性， 可以模拟公路实际的工程环境， 调整路面结构参数 （可模拟沥青混凝土路面结构、 复合路面结构和水泥混凝土路面结构等） ， 调整路基。

19、填料参数 （可模拟地材、 细颗粒土、 粗颗 粒土、 特殊土等） ， 调整路堤高度 （低路堤、 高填方路堤） ， 调整地基参数 （可模拟地下水影响、 各种地基处理效果） 。 0016 本发明还在于数据采集系统组成的灵活性、 稳定性和自动化， 调整路面测试元件 （可测试路面各层的应力、 应变值和路面结构环境影响） ， 调整路基测试元件 （可测试路基不 同部位的动态应力、 动态应、 静态应力、 静态应变和路基的整体变形值） ； 采用微机控制的数 据自动采集， 可实现实验过程各个测点数据自动存储和采集。 0017 本发明还在于模型槽足够空间， 可用于模拟路基不同高度及不同时间下浸水病害 后的长期性能变。

20、化实验研究。 0018 本发明还在于模型槽人工挖孔桩组建槽壁的大刚度， 可用于模拟膨胀土路基浸水 膨胀后应力测试及其长期性能变化实验研究。 0019 根据本发明， 在路基模型内埋设分层沉降板， 可用于交通荷载作用下路基的蠕变 变形和长期性能变化实验研究。 0020 根据本发明， 所述的反力架立柱、 反力架斜撑杆均采用焊接钢结构箱梁， 反力架横 梁采用变截面焊接钢结构箱梁， 刚性分配梁采用焊接钢结构箱梁。 这样， 可极大的增强反力 架的刚度， 结构更加稳定， 可以承当更加巨大的荷载作用， 模拟的效果更好。 0021 根据本发明， 一个反力架固定一个作动器， 沿路面结构布置多个作动器， 作动器联 。

21、动模拟汽车动力荷载。这样， 可以真实的模拟交通车辆的动力活荷载工况。 0022 根据本发明， 反力架横梁中间加厚。 这样， 因为反力架横梁在实验模拟过程中上部 受拉下部受压， 在反力架横梁中部加厚能够有效提高抗拉和抗压强度， 反力架横梁上部加 厚提高抗拉强度。 0023 根据本发明， 加载轮对外包轮胎橡胶， 这样使得加载轮对与路面结构接触为非刚 性接触， 既增加了加载系统的稳定性、 减小了实验磨损和噪音， 又与实际汽车轮胎与路面接 触高度模拟。 0024 根据本发明， 微机控制采集系统控制各作动器输出荷载和时间差， 模拟汽车运行， 说 明 书 CN 103760045 A 5 4/7 页 6 。

22、可通过位移或力控制作动器加载， 由此解决涉及到移动的汽车轴重、 运行速度、 路基刚度及 其均匀性等复杂的量化运行的汽车作用于路面结构的复杂问题。 0025 根据本发明， 采用的 MTS 公司的伺服加载系统 （简称 MTS 伺服加载系统） 对加载函 数的要求， 因此对车轮点反力时程曲线中进行高阶傅立叶 （Fourier） 变换， 将路面车轮压力 通过路面结构传递给路基， 由此模拟交通荷载对路基的动力作用， 调制模拟交通荷载的模 型实验加载时程曲线。 0026 本实验模型使用方法是 ： 反力架立柱采用立柱地脚螺栓连接在反力架基础上， 反 力架横梁采用立柱六角螺栓连接在反力架立柱上， 反力架斜撑杆两。

23、端分别与反力架横梁和 反力架立柱采用钢板对接焊接， 作动器上部与反力架横梁采用螺栓连接， 作动器下部与加 载轴采用螺栓连接， 加载轴与加载轮对螺栓连接， 加载轮放置于路基上的路面结构上， 开通 液压油源系统， MTS 伺服加载系统对加载函数的控制方式， 微机控制采集系统控制模拟交通 荷载的振动波形， 微机控制采集系统驱动作动器对加载轴和加载轮对加载， 路面测试元件 和路基测试元件 ( 静土压力盒、 垂向动土压力盒、 水平向动土压力盒、 加速度计、 沉降板和 单点沉降计 )、 数据传输电缆、 微机控制采集系统通过数据传输电缆集中被微机控制采集系 统采集存储。 实验完成后， 由微机控制采集系统提升。

24、作动器， 使作动器离开加载轴与加载轮 对， 由微机控制采集系统联通路面测试元件和路基测试元件， 采集实验卸载后的路基应力 及应变数值， 断开微机控制采集系统的电源， 关闭液压油源系统， 拆除加载轴与加载轮对， 实验全部过程结束。 0027 较现有技术， 本发明具有以下效果和优点 ： 0028 1. 交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型， 可以模拟不同因素， 例如车型、 运行 速度、 路基路面结构类型及状态、 环境因素等对路基动力响应及累计变形的影响， 并克服了 目前小比例模型试验的尺寸影响。 0029 2. 模型为比例尺为 1:1 的路基路面模型， 模型的路基路面结构尺寸与实际工程一 致， 路。

25、基填料为实际使用填料， 路面结构材料为实际使用材料， 材料的相似度为 100%， 能够 最大限度模拟交通荷载下公路路基 - 路面的实际疲劳损伤工况。 0030 3. 交通荷载动力加载系统由反力加载架、 MTS 油压控制的富力通达作动器、 加载 轴和加载轮对组构成， 可以模拟任意汽车荷载谱的随机振动波形。 0031 4. 路基路面结构中， 路基类型考虑各种高度填方路堤， 路面结构考虑沥青混凝土 路面结构、 复合路面结构和水泥混凝土路面结构。该装置结构合理、 操作方便， 主要用于交 通荷载作用下路基与路面长期性能试验研究。 0032 5. 可通过调节两个反力架之间的间距来调整作用于路面结构的动力荷。

26、载间距， 可 考虑相邻车厢相邻车轴之间的动荷载叠加效应 ； 交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型 的交通荷载动力加载系统， 该装置采用多作动器联动实现了重车动荷载的模拟。该装置不 仅能提现行货车不同轴重， 不同运行速度下的动力荷载， 而且考虑了相邻车轴及轮对之间 的动荷载的叠加效应。 0033 6. 交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型的交通荷载动力加载系统， 该系统包 括路基路面实尺模型、 反力及动力加载系统以及路基动力响应数据测试及采集系统， 模型 试验具有可靠加载系统， 作动器输入时程曲线函数良好控制。 0034 7. 在实验模型的路基填筑过程中， 对路基各填筑层的压实系数、 地基系数、。

27、 变形模 说 明 书 CN 103760045 A 6 5/7 页 7 量以及动态变形模量进行了测试， 模型实验路基与实际工程要求一致。 0035 8. 在实验中可通过调节反力横梁的高度， 可适应不同的公路路面结构形式或不同 型号的作动器。 0036 9. 一种公路交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型能够完成不同车度、 轴重、 不同振动周次的实验， 模拟交通荷载路基与路面相互作用实际工况， 获得路基与路面耦合 的疲劳损伤量化值。 0037 10. 公路交通荷载路基路面动力损伤模拟实验模型结构合理、 操作方便， 实验启动 时间短， 一次建成多次重复使用。 0038 综上所述， 本发明是一种能很好。

28、地模拟公路车辆在行驶的过程中作用于路面、 路 基体系上的动力荷载， 能提供不同轴重、 不同行车速度下动力荷载， 能够满足交通荷载作用 下路基与路面长期性能交通动力荷载模拟试验需要的公路交通荷载下路基路面动力损伤 模拟实验装置。 附图说明 0039 图 1 是本发明的公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置的一个实施例 的结构示意图 ； 0040 图 2 是图 1 中示出的实施例的第一横断面的示意图 ； 0041 图 3 是图 1 中示出的实施例的第二横断面的示意图 ； 0042 图 4 是图 1 中示出的实施例的第三横断面的示意图 ； 0043 图 5 是图 1 中示出的实施例沿道路第一纵向。

29、断面的示意图 ； 0044 图 6 是图 1 中示出的实施例沿道路第二纵向断面的示意图 ； 0045 图 7 是图 1 中示出的实施例的测试系统断面示意图 ； 0046 图中 ： 11- 反力架立柱、 12- 反力架横梁、 13- 反力架基础、 14- 反力架斜撑杆、 15- 液压油源系统、 16- 作动器、 17- 加载轴、 18- 加载轮对、 21- 路面结构、 22- 路堤本体、 23- 地基、 24- 室内地面、 31- 路面测试元件、 32- 路基测试元件、 33- 数据传输电缆、 34- 微机 控制采集系统、 A- 静土压力盒、 B- 垂向动土压力盒、 C- 水平向动土压力盒、 D。

30、- 加速度计、 E- 沉降板、 F- 单点沉降计。 具体实施方式 0047 下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。 0048 参照图 1， 本发明的一种公路交通荷载下路基路面动力损伤模拟实验装置的一个 实施例， 包括交通荷载动力加载系统、 路基路面结构和数据采集系统， 交通荷载动力加载系 统包括反力架立柱 11、 反力架横梁 12、 反力架基础 13、 反力架斜撑杆 14、 液压油源系统 15、 作动器 16、 加载轴 17、 加载轮对 18， 加载轮对 18 外包有轮胎橡胶。路基路面结构包括地基 23、 设在地基23上的路堤本体22、 设在路堤本体22上的路面结构21以及室内地面24 。

31、； 数据 采集系统包括路面测试元件31、 路基测试元件32、 数据传输电缆33、 微机控制采集系统34， 其中路面测试元件和路基测试元件均包括静土压力盒 A、 垂向动土压力盒 B、 水平向动土压 力盒 C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降计 F。反力架立柱 11 采用地脚螺栓连接在反力架基 础 13 上， 反力架横梁 12 采用立柱六角螺栓连接在反力架立柱 11 上， 反力架斜撑 14 两端分 说 明 书 CN 103760045 A 7 6/7 页 8 别与反力架横梁 12 和反力架立柱 11 采用钢板对接焊接， 作动器 16 上部与反力架横梁 12 采用螺栓连接， 作动器 16 下。

32、部与加载轴 17 采用螺栓连接， 加载轴 17 与加载轮对 18 螺栓连 接， 加载轮对18放置于路基22上的路面结构21上， 开通液压油源系统15， 开启MTS伺服加 载系统对加载函数的控制方式， 微机控制采集系统 34 控制模拟交通荷载的振动波形， 驱动 作动器 16 对加载轴 17 和加载轮对 18 加载， 加载轮对 18 通过路面结构 21 传递动荷载到路 基 22 部位， 路面测试元件 31 和路基测试元件 32 各自的静土压力盒 A、 垂向动土压力盒 B、 水平向动土压力盒 C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降计 F 的测点数据通过数据传输电缆 33 集中被微机控制采集系统。

33、 34 采集存储。实验完成后， 由微机控制采集系统 34 提升作动器 16， 使作动器 16 离开加载轴 17 与加载轮对 18， 由微机控制采集系统 34 联通路面测试元件 31( 静土压力盒 A、 垂向动土压力盒 B、 水平向动土压力盒 C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降 计F)和路基测试元件32(静土压力盒A、 垂向动土压力盒B、 水平向动土压力盒C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降计 F)， 采集实验卸载后的路基应力及应变数值， 断开微机控制采集系 统 34 电源， 关闭液压油源系统 15， 拆除加载轴 17 与加载轮对 18， 实验全部过程结束。 0049 如图 1。

34、 所示， 反力架立柱 11 采用地脚螺栓连接固定在反力架基础上 13， 提供足够 反力， 反力架横梁 12、 反力架立柱 11 与反力架斜撑 14 组成足够刚度的加载架， 加载架可以 小变形地提供反力给作动器16， 作动器16在液压油源系统15驱动下， 提供模拟车轴的力传 递给加载轴 17 与加载轮对 18， 加载轮对 18 通过路面结构 21， 传递动荷载到路基 22 部位， 以此完成加载过程。 路面测试元件31和路基测试元件32的测点数据通过数据传输电缆33 集中并被微机控制采集系统34采集存储， 实验完成后， 由微机控制采集系统34提升作动器 16， 使作动器 16 离开加载轴 17 与。

35、加载轮对 18， 由微机控制采集系统 34、 路面测试元件 31 和路基测试元件 32， 采集实验卸载后的路基应力及应变数值。 0050 如图 2 所示， 反力架立柱 11 固定在反力架基础上 13， 提供足够反力， 反力架横梁 12、 反力架立柱11与反力架斜撑14组成足够刚度的加载架， 加载架可以小变形地提供反力 给作动器 16， 作动器 16 在液压油源系统 15 驱动下， 提供模拟车轴的力传递给加载轴 17 与 加载轮对 18， 加载轮对 18 通过路面结构 21 加载。 0051 如图 3 所示， 加载轮对 18 通过路面结构 21， 路面结构 21 将荷载扩散至路基本体 22， 同。

36、时传递动荷载到路基 22 部位， 应力同时扩散至地基 23 和模型槽壁 24。 0052 如图 4 所示， 由静土压力盒 A、 垂向动土压力盒 B、 水平向动土压力盒、 加速度计 D、 沉降板E、 单点沉降计F组成的路面测试元件31和由静土压力盒A、 垂向动土压力盒B、 水平 向动土压力盒 C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降计 F 组成的路基测试元件 32， 通过数据传 输电缆 33 集中测点数据， 并且该测点数据被微机控制 34 采集存储。 0053 如图5和图6所示， 由反力架 （包括反力架立柱11、 反力架横梁12、 反力架基础13、 反力架斜撑杆 14） 、 作动器 16、 。

37、加载轴 17、 加载轮对 18、 路基 22 和路面结构 21 组成一个车 轴加载系统， 并列多个 （至少两个） 车轴加载系统可以实现模型公路车辆多轴加载工况。 0054 如图 7 所示， 静土压力盒 A、 垂向动土压力盒 B、 水平向动土压力盒 C、 加速度计 D、 沉降板 E、 单点沉降计 F 组成的测试系统可以策动交通荷载下路面结构、 路基的动应力、 动 应变、 动态变形和永久变形。可理解， 图中上述 A-F 各自所对应的距离最近的黑色标示， 为 示意此处有与 A-F 相应的元件。 0055 可选地， 作动器 16 由 MTS 伺服加载系统来控制， 不加载时作动头可伸缩 5cm， 加载 。

38、说 明 书 CN 103760045 A 8 7/7 页 9 时作动头可上下移动 2mm， 可以输出最大荷载为 250kN、 最大频率为 40Hz、 不同波形的荷载， 可以很好模拟公路交通荷载。 0056 如图1所示， 反力架立柱11、 反力架斜撑杆14均采用焊接钢结构箱梁， 反力架横梁 12 采用变截面焊接钢结构箱梁， 刚性分配梁采用焊接钢结构箱梁。 0057 如图 1 所示， 反力架立柱 11 沿竖向每隔 0.2m、 横向每隔 0.4m 竖向布置两排螺栓 孔。 0058 可选地， 对于单轴车、 双轴车和三轴车分别采用 1 个作动器 16、 2 个作动器 16 和 3 个作动器 16 的加载。

39、方案进行模拟加载， 如图 5 所示。 0059 可选地， 加载过程采用计算机控制， 液压传输动力， 设立了油路冷却系统， 包括冷 却塔和相应输液管道， 用于控制加载过程中油源温度和持续性。 0060 可选地， 采用作动器联动加载模拟交通荷载对路基路面的振动荷载， 通过测试元 件对路基动静应力、 动位移、 加速度以及累计沉降变形进行测试， 根据测试结果分析路基的 动力响应特性及其累积变形发展规律。 0061 可选地， 安装前对元器件进行了标定。 在元器件埋设时应保证其垂直度和平整度， 对导线引出口采用防水胶进行防水处理。用导管将元器件的测试导线保护好， 引出模型槽 外 0062 可选地， 动土压。

40、力盒和加速度计采用德国IMC公司的测试系统测试 （德国IMC公司 的测试盒可串联） ， 全部由微机自动数据采集系统进行数据采集。 0063 可选地， 一根加载轴与加载轮对的两个接触点与路面结构压力接触， 接触参数与 公路沥青路面设计规范 JTG D5010-2006 中， 车轮 （BZZ-100） 与路面接触参数一致， 该参 数为轮胎穿压面当量圆直径 d=21.3cm， 如此可最大限度实现交通荷载的模拟。 0064 在本实施例实施时， 将反力架吊装至正确位置， 安装作动器 16 和分配梁， 保证分 配梁放置在短钢轨中间、 作动器 16 作用在分配梁中间， 连接液压油源系统、 MTS 伺服加载系。

41、 统及作动器 16 等硬件设备 ； 检查在全部硬件设备联通后， 应检查下列项目 ： 作动器是否牢 固， 分配梁位置是否安装到位， 反力架结构螺丝和底座螺丝有无松动现象， 输油管是否摆放 在正确位置、 有无保护措施 ； 在正式加载前应对作动器进行调试， 在全部硬件设备检查完毕 后， 向指定作动器输入指定波形， 调整 MTS 控制系统软件参数， 使之符合加载要求 ； 在作动 器调试完毕后就可以实施加载， 向 MTS 控制系统输入加载波形， 对模型进行加载。在加载过 程中， 应按时检查， 检查的项目有 ： MTS 控制系统软件显示是否正常， 油源控制台运行是否 正常， 数据采集各通道连线是否完好， 。

42、数据采集设备是否正常工作， 数据采集电脑工作是否 正常， 沉降观测点标志是否完好， 3 个作动器运行是否正常， 加载轮对橡胶路面接触点有无 移动现象， 加载轴有无移动现象， 油源房声响有无异常， 输油管线是否完好无损， 反力架结 构螺丝有无松动现象， 反力架底座螺丝有无松动现象， 路基沉降是否正常， 路面结构有无沉 陷破损现象， 路基边坡有无开裂等破坏现象， 挡土墙有无开裂等破坏现象。 说 明 书 CN 103760045 A 9 1/4 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103760045 A 10 2/4 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103760045 A 11 3/4 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103760045 A 12 4/4 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 103760045 A 13 。