CN111287057A - 一种弯沉值测量用弯沉梁及道路弯沉值测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弯沉值测量用弯沉梁及道路弯沉值测量装置，弯沉梁包括梁身，梁身上设置有使用时处于相应弯沉影响范围之外的支腿，梁身包括与对应左侧车轮和/或右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的测量杆，测量杆上设置有至少三个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，各位移测量部件中分别为位置靠前的首端位移测量部件、位置靠后的尾端位移测量部件和位于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的中间位移测量部件。本发明提供了一种可以在加载车行驶过程中对道路弯沉值进行测量的弯沉梁及使用该弯沉梁的道路弯沉值测量装置。
Description
技术领域
本发明涉及道路弯沉值测量领域中的弯沉值测量用弯沉梁及使用该弯沉梁的道路弯沉值测量装置。
背景技术
弯沉值是指荷载对路基/路面作用前后，路基/路面发生变形的大小，用1/100毫米作计算单位。
回弹弯沉是指在规定的标准轴载B22—100作用下，路基、路面表面轮隙位置产生的垂直回弹变形值。贝克曼梁是常见的一种回弹弯沉值测量装置，贝可曼梁由铝合金制成，其包括梁身和用于支撑梁身的支座，支座前侧的梁身称为前臂，支座后侧的梁身称为后臂，通常前臂与后臂的长度比为2:1，前臂的端部设置有测头，前臂的长度一般为2.4米或3.6米，长度为3.6米的贝克曼梁适用于各种类型的路面结构回弹弯沉的测试，长度为2.4米的贝克曼梁适用于柔性基层沥青路面回弹弯沉的测试。
对道路测试时，加载车停于测试路段的测试位置上，加载车为单后轴、单侧双轮组的载重车，将支座置于地面上，将贝克曼梁的测头插入加载车的后轮轮隙处，梁臂不接触轮胎，贝克曼梁的测头置于轮隙中心前方的30~50mm处测点上，车辆后轮对路面施压，使得路面产生一个弯沉盆，而前臂的长度存在使得支座处于弯沉盆之外，即支座所对应的路面没有产生弯沉变形，将百分表安装在后臂尾端的测定杆顶面，指挥加载车前进，百分表示值随路面变形持续增加，当示值最大时，迅速读取读数L1，加载车继续前进，示值开始反向变化，待加载车行驶至远离弯沉影响范围之外时，百分表示值稳定后，读取百分表读数L2，则回弹弯沉值Lt=（L1-L2）*2。现有的这种贝可曼梁检测回弹弯沉值的方法主要存在以下问题：每个路段测试之初，都需要加载车停于测试路段上，L1值测量后，加载车朝前移动一段距离后，还是要停于测试路段上，也就是说整个测量过程是一个静态的测量过程，这就导致现有的弯沉值测量方法只能在无其它车辆行驶中的路况中使用，比如说要对道路弯沉值进行测量时，需要提前进行封路，非常的影响交通，无法应用到已经开放的有其它车辆使用的路况中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在加载车行驶过程中对道路弯沉值进行测量的弯沉梁；本发明的目的还在于提供一种使用该弯沉梁的道路弯沉值测量装置。
为解决上述技术问题，本发明中弯沉梁的技术方案如下：
一种弯沉值测量用弯沉梁，包括梁身，梁身上固定设置有使用时处于相应弯沉影响范围之外的支腿，梁身包括与对应左侧车轮和/或右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的测量杆，测量杆上设置有至少三个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，各位移测量部件中分别为位置靠前的首端位移测量部件、位置靠后的尾端位移测量部件和位于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的中间位移测量部件。
前后方向上，相邻位移测量部件之间的水平间距为L，首端位移测量部件、尾端位移测量部件的间距和L之和大于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
前后方向上，尾端位移测量部件与首端位移测量部件之间的间距小于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
梁身包括两个分别与左侧车轮和右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的所述测量杆，支腿包括设置于其中一个测量杆后端的第一支腿和设置于另外一个测量杆后端的第二支腿。
两个测量杆的前端通过V形架连接，支腿还包括设置于V形架前端的使用时处于相应后轮的弯沉影响范围之外的第三支腿，第一支腿、第二支腿和第三支腿呈三角形分布。
本发明中道路弯沉值测量装置的技术方案为：
道路弯沉值测量装置，包括加载车和弯沉梁，弯沉梁包括梁身，梁身上固定设置有使用时处于相应弯沉影响范围之外的支腿，梁身包括与对应左侧车轮和/或右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的测量杆，测量杆上设置有至少三个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，各位移测量部件中分别为位置靠前的首端位移测量部件、位置靠后的尾端位移测量部件和位于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的中间位移测量部件，加载车上设置有梁身提升机构，梁身提升机构通过拉绳与所述弯沉梁相连。
前后方向上，相邻位移测量部件之间的水平间距为L，首端位移测量部件、尾端位移测量部件的间距和L之和大于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
前后方向上，尾端位移测量部件与首端位移测量部件之间的间距小于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
梁身包括两个分别与左侧车轮和右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的所述测量杆，支腿包括设置于其中一个测量杆后端的第一支腿和设置于另外一个测量杆后端的第二支腿。
两个测量杆的前端通过V形架连接，支腿还包括设置于V形架前端的使用时处于相应后轮的弯沉影响范围之外的第三支腿，第一支腿、第二支腿和第三支腿呈三角形分布。
本发明的有益效果为：本发明中，道路的弯沉值测量过程中，加载车一直处于行驶过程中，先将弯沉梁下放至路面，弯沉梁需要进行两次的测量，第一次，加载车的后轮的轮隙中心与首端位移测量部件对应时，由后至前所测得的弯沉量分别记为A1、A2……An，当加载车的后轮的轮隙中心相对首端位移测量部件朝前移动L距离时，进行第二次的弯沉值测量，由后至前各测量点所测得的弯沉量分别为B1 、B2……Bn，则路面的弯沉值=（A1- B1）+（A2- B2）+……（An- Bn）。当第二次测量结束后，就可以将弯沉值动态测量用弯沉梁提起，不影响加载车的正常行驶，因此可以在加载车的行驶过程中，完成弯沉值的动态测量。
附图说明
图1是本发明道路弯沉值动态测量装置的实施例中弯沉梁未落地时，加载车与弯沉梁的配合示意图；
图2是本发明中弯沉梁落地后第一次测量时的状态示意图；
图3是本发明中弯沉梁落地后第二次测量时的状态示意图；
图4是本发明的弯沉值测量原理图；
图5是图1中弯沉梁的结构示意图；
图6是本发明中弯沉梁与后轮配合的俯视图。
具体实施方式
道路弯沉值动态测量装置的实施例如图1~6所示：包括加载车1和弯沉梁9，加载车后轮的左侧后轮16和右侧后轮均为双轮结构（图1中隐藏了双轮结构的一个轮），加载车为现有技术，其具体结构不再详述，加载车带着弯沉梁9由后至前行驶。
弯沉梁9包括框架结构的梁身，梁身水平布置，梁身包括左右间隔布置的两个长度沿前后方向延伸的测量杆6，各测量杆6的前端分别伸入对应后轮的轮隙中，两个测量杆的前端通过V型架5连接，两个测量杆6的后端通过连接杆11连接，梁身上固定设置有使用时处于左侧后轮、右侧后轮的弯沉影响范围之外的第一支腿7、第二支腿10和第三支腿8，第一支腿7、第二支腿10和第三支腿8呈三角形分布，在本实施例中，第一支腿7、第二支腿10分别设置于对应测量杆6的后端，第三支腿8设置于V型架5的前端，因此第三支腿处于车辆左右方向上的中心位置。
各测量杆6上均设置有多个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，在本实施例中，各位移测量部件均为百分表，定义相邻两个位移测量部件之间的间距为L，位移测量部件的个数为19个，将位置靠前的位移测量部件称为首端位移测量部件14，位置靠后的位移测量部件称为尾端位移测量部件17，处于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的多个位移测量部件均称为中间位移测量部件12。前后方向上，尾端位移测量部件17与首端位移测量部件14之间的间距小于车轮对待测道路的弯沉影响半径；相邻位移测量部件之间的水平间距为L，首端位移测量部件14、尾端位移测量部件17的间距和L之和大于车轮对待测道路的弯沉影响半径。图中项20表示道路被后轮影响而压出的弯沉盆，弯沉盆的前后方向半径即为弯沉影响半径；项21表示未被弯沉影响的道路区域。
加载车的后轮对路面的弯沉影响半径是指，对于柔性基层沥青路面而言，弯沉影响半径为2.4米以内，对于各种类型的路面结构，弯沉影响半径不会超过3.6米，在本实施例中第一支腿7距离左侧测量杆的首端位移测量部件之间的距离为2.4米，第二支腿10距离右侧测量杆的首端位移测量部件之间的距离为2.4米，也就是说，当首端位移测量部件14与加载车的后轮的轮隙中心位置对应时，第一支腿、第二支腿处于加载车的对应后轮的弯沉影响范围之外，而尾端位移测量部件17则处于加载车的对应后轮的弯沉影响范围之内，当加载车朝前移动距离L时，则尾端位移测量部件17处于加载车的后轮的弯沉影响范围之外即处于弯沉盆的后侧。在本发明的其它实施例中，当应用于其它路面弯沉值检测时，第一支腿距离首端位移测量部件之间的距离还可以为3.6米，或者大于2.4米、大于3.6米的其它值。位置靠前的第三支腿与首端位移测量部件之间的间距需要满足，当后轮由首端位移测量部件朝前移动L时，第三支腿仍处于后轮对道路的弯沉影响范围之外。
加载车上设置有用于提升弯沉梁高度的高度提升机构，高度提升机构包括卷筒4，卷筒由卷筒电机驱动，卷筒上缠绕有左侧拉绳3和右侧拉绳，左侧拉绳与左侧的测量杆相连，右侧拉绳与右侧的测量杆相连，加载车1上设置有供对应拉绳绕经换向的拉绳换向滑轮2。拉绳换向滑轮2和卷筒4均安装于一个悬臂7上，悬臂7的前端固定于加载车的车身上。悬臂的下侧沿前后方向导向移动装配有两个左右布置的随动滑块31，梁身的两个测量杆上均固定有竖向布置的导向杆32，导向杆的上端与对应随动滑块31在上下方向导向移动配合，导向杆为一个方形杆。由于导向杆的存在，高度提升机构在上下提升梁身上，可以保持梁身的稳定性，避免梁身来回扭转，保证各测量杆不会发生左右扭转而与触碰到对应的后轮。
本道路弯沉值动态测量装置的使用原理如图4所示：车辆行驶过程中，使用弯沉梁对道路的两个时刻进行弯沉值测量，图中实线26表示第一时刻，后轮对路面所碾压出来的弯沉盆，虚线27表示第二时刻，后轮对路面所碾压出来的弯沉盆，本发明中通过两个时刻的弯沉值测量，加载车的后轮16的轮隙中心与首端位移测量部件位置对应时，这是第一时刻，首端位移测量部件测得弯沉盆盆底弯沉量，由后至前，各测头分别测量到弯沉盆对应位置的弯沉量A1 、A2……An，本实施例中n=19，当车辆继续朝前移动L位移时，到达第二时刻，相当于整个弯沉盆朝前整体平移L位移，经过这个时间差后，弯沉盆上与各测量点相对应的位置都会产生回弹，此时各测量点所对应的弯沉量B1 、B2、……Bn，则Bn-An表示由第一时刻到第二时刻，弯沉盆的盆底所产生的回弹量，其它的两个时刻的弯沉量差值则代表，弯沉盆的其它对应位置，由第一时刻到第二时刻，产生的弯沉回弹量，（A1- B1）+（A2- B2）+……（An- Bn）就构成了路面的弯沉值，第二时刻测量后，就可以通过提升机构将弯沉梁整体提离路面，不会影响车辆的正常行走，而由第一时刻到第二时刻，车辆的整体位移量较小，因此只要拉绳稍微保持松脱状态，随动滑块会沿悬臂朝后随动，加载车的朝前移动行走就不会影响到弯沉值测量装置，在第二时刻测量弯沉后，再通过拉绳将弯沉值测量装置提起即可，不影响加载车的正常前进。本发明中三个支腿始终处于后轮的弯沉影响之外，因此使得梁身形成一个稳定的测量基准，保证各位移测量部件测量的稳定性。
第一时刻，如何实现加载车的后轮的轮隙中心与首端位移测量部件位置对应，可以通过以下两种方式来实现，第一种，弯沉梁9未与地面接触时，首端位移测量部件就处于轮隙中心的正上方，弯沉梁的下落，首端位移测量部件与地面接触时，直接读数即可；第二种，弯沉梁未与地面接触时，首端位移测量部件处于轮隙中心位置的前方3~5cm，随着弯沉梁的下落，首端位移测量部件与地面接触，首端位移测量部件对应的百分表示值会先由小变大再由大变小，记录首端位移测量部件的最大示值，同时在首端位移测量部件的最大示值时刻，记录其它百分表读数。弯沉梁下放至路面后，拉绳处于松脱状态，以避免加载车朝前移动时带着弯沉梁一起朝前移动。
在本发明的其它实施例中，百分表还可以被其它位移测量部件所代替，比如说千分表、激光位移传感器等；中间位移测量部件的个数还可以根据需要进行设置，比如说两个、三个或其它个数；测量杆也可以只有一个；支腿的个数也可以根据需要进行选择，比如说一个支腿、两个支腿、四个支腿或其它个数的支腿，只要能保证梁身不倾倒即可。
弯沉值测量用弯沉梁的实施例如图1~6所示，弯沉梁的具体结构与上述各道路弯沉值测量装置实施例中所述的弯沉梁相同，在此不再详述。
Claims (10)
1.一种弯沉值测量用弯沉梁，包括梁身，其特征在于：梁身上固定设置有使用时处于相应弯沉影响范围之外的支腿，梁身包括与对应左侧车轮和/或右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的测量杆，测量杆上设置有至少三个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，各位移测量部件中分别为位置靠前的首端位移测量部件、位置靠后的尾端位移测量部件和位于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的中间位移测量部件。
2.根据权利要求1所述的弯沉值测量用弯沉梁，其特征在于：前后方向上，相邻位移测量部件之间的水平间距为L，首端位移测量部件、尾端位移测量部件的间距和L之和大于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
3.根据权利要求1所述的弯沉值测量用弯沉梁，其特征在于：前后方向上，尾端位移测量部件与首端位移测量部件之间的间距小于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的弯沉值测量用弯沉梁，其特征在于：梁身包括两个分别与左侧车轮和右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的所述测量杆，支腿包括设置于其中一个测量杆后端的第一支腿和设置于另外一个测量杆后端的第二支腿。
5.根据权利要求4所述的弯沉值测量用弯沉梁，其特征在于：两个测量杆的前端通过V形架连接，支腿还包括设置于V形架前端的使用时处于相应后轮的弯沉影响范围之外的第三支腿，第一支腿、第二支腿和第三支腿呈三角形分布。
6.道路弯沉值测量装置，包括加载车和弯沉梁，其特征在于：弯沉梁包括梁身，梁身上固定设置有使用时处于相应弯沉影响范围之外的支腿，梁身包括与对应左侧车轮和/或右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的测量杆，测量杆上设置有至少三个沿前后方向等间距间隔布置的位移测量部件，各位移测量部件中分别为位置靠前的首端位移测量部件、位置靠后的尾端位移测量部件和位于首端位移测量部件和尾端位移测量部件之间的中间位移测量部件，加载车上设置有梁身提升机构，梁身提升机构通过拉绳与所述弯沉梁相连。
7.根据权利要求6所述的道路弯沉值测量装置，其特征在于：前后方向上，相邻位移测量部件之间的水平间距为L，首端位移测量部件、尾端位移测量部件的间距和L之和大于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
8.根据权利要求6所述的道路弯沉值测量装置，其特征在于：前后方向上，尾端位移测量部件与首端位移测量部件之间的间距小于车轮对待测道路的弯沉影响半径。
9.根据权利要求6~8任意一项所述的道路弯沉值测量装置，其特征在于：梁身包括两个分别与左侧车轮和右侧车轮相对应的长度沿前后方向延伸的所述测量杆，支腿包括设置于其中一个测量杆后端的第一支腿和设置于另外一个测量杆后端的第二支腿。
10.根据权利要求9所述的道路弯沉值测量装置，其特征在于：两个测量杆的前端通过V形架连接，支腿还包括设置于V形架前端的使用时处于相应后轮的弯沉影响范围之外的第三支腿，第一支腿、第二支腿和第三支腿呈三角形分布。
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