[发明专利]路面与桥面变形力学特性的多功能综合测试仪

说明书

技术领域：

本发明属于路面和桥面力学特性设备，用于再现和观测路面和桥面变形稳定性、静动力响应，是一种包括局部加载压入、局部加载蠕变、局部循环加载动力响应测试项目的多功能综合测试仪，并能基于试验经验和力学分析原理实现工程现场的变形力学特性综合检测与评价。

背景技术：

目前，国内外道路路面与桥面面层变形力学特性试验研究的主要方法有：马歇尔法、三轴试验法、蠕变试验法、车辙试验法和剪切试验法等。美国、日本等许多国家以及我国评价高温稳定性的指标是马歇尔法的稳定度和流值，以及车辙试验的动稳定度。

马歇尔试验是纯经验性方法，最早由密西西比州公路局的Bruce Marshell于1946年发明，并于1949年正式为美国陆军采用，要求试件在60℃条件下进行试验，并且不能有效的模拟路面或桥面受压剪切破坏的完整过程。

车辙试验采用胶轮的往复运动来模拟行车荷载的作用，具有一定的仿真性，所以，在道路工程中得到广泛的应用。但是由于车辙试件轮碾成型方法，各组试件的复现性较差，加之胶轮在不平整试件上往复滚动，进行竖向变形测试时将会导致很大的误差，因此，车辙试验的离散性较大。此外，动稳定度是一个间接指标，动稳定度与车辙试验总变形之间没有严格的对应关系。

众所周知，沥青混合料是一种典型的粘弹性材料。混合料的变形随荷载的作用时间的长短而不同，因而在研究其变形性质时必须说明变形所处的时间；另一方面，沥青混合料的变形随温度的变化而变化，高温时其弹性效应降低，粘性性质增强；低温时刚度增大，弹性效应明显，粘性性质减弱，故评价沥青混合料的力学性质必须说明其所处的条件。蠕变试验可以模拟沥青混合料发生蠕变破坏的全过程，通过测定试验过程中沥青混合料的应力、应变而得到的蠕变曲线来检验沥青混合料的粘弹性特性，进而分析沥青混合料的高温稳定性。现有的蠕变试验的加载方式普遍采用的液压式或气压式，试验设备较大，成本较高；蠕变试验仪器对荷载的控制能力较差，并且每次只有一个试件(没有平行试件)，所得到的结果变异性很大，不利于评价路面与桥面的变形力学特性，并且目前蠕变试验仪器对整个试件施加均布荷载，与实际路面或桥面的局部受载的情况相差较大。

混合料剪切试验通常应用土工试验剪切仪原理，或者套用针对两层材料之间的粘结界面性能试验装置，对路面和桥面混合料的适用性有待提高。

三轴试验主要用于测试在围压状态下，沥青混合料的轴向变形状况，目前常规的三轴试验仪没有保温装置，并且通常仅要求在室温(常温)条件下进行试验，因此，沥青混合料在不同温度条件下的轴向变形特性测试有待进一步研究，并且目前三轴试验仪也同样对整个试件施加均布荷载，与实际路面或桥面的局部受载的情况相差较大。

此外，欧美等发达国家开发的大型材料试验系统主要以三点弯曲或四点弯曲小梁试件为试验对象，研究循环动荷载下材料的疲劳特性。这些设备价格昂贵，能源消耗巨大，不适合现场试验。

然而路面和桥面材料特性较为复杂，不可能仪依靠以上某一种试验来确定其变形规律，因此需要基于试验经验和力学分析原理，尽可能模拟实际状况的综合测试评价方法和设备。

日前国内外没有系统的用于工程现场的道路路面变形稳定性检测设备，而在桥面面层领域更是空白。

综上所述，研发温度条件可控，设备简单，能耗较小，能够模拟行车循环动荷载作用，还可以应用于工程现场检测的多功能测试仪在路面和桥面领域具有良好的发展前景，不仅能够节约设备制造和使用成本，而且可以降低能耗适应环境要求，同时还可以应用于理论研究和工程现场检测，为实际工程质量控制提供保障。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种路面与桥面变形力学特性的多功能综合测试仪，能够完整的获得路面及桥面的相关动静态力学特性、抗变形能力指标以及材料抗剪性能的重要参数，并解决目前工程现场无法进行变形稳定性综合测试与综合评价的问题。所述多功能测试仪包括支架、可调温度域、竖向加载系统、竖向荷载边界平衡系统、机械式曲柄连杆循环加载系统、荷载位移传感器、综合控制显示系统。其特征在于：