CN200993573Y - 一种用于公路路面结构应变的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于公路路面结构应变的测量装置，特别适用于测量道路路面结构层应变量。是由两侧矩形钢挡板与圆柱形钢条连接成“工”字型钢构件，在圆柱形钢条中段部位粘贴拉伸应变片，组成一全桥测量电路，应变片通过数据线与外部数字应变仪相连，应变片上用防水隔热减振材料保护，然后套上橡胶管密封，在整个仪器上涂一层乳化沥青，使用本实用新型可起到防水、隔热、耐腐蚀、抗振效果；可实现公路路面结构应变量的实时测量。

Description

一种用于公路路面结构应变的测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于公路路面结构应变的测量装置，特别适用于测量道路路面结构层应变量。

背景技术

对道路各结构层进行应变测量的目的就是要了解路面结构的实际受力状况，从而为道路设计、养护提供参考。对于一般固体测量其应变时，将应变片粘贴到测点上，选用适当精度的应变片即可。筑路材料属散体，由于其结构的特殊性，很难对路面结构层应变量进行测量，同时由于沥青层施工时的高温作用以及道路运营过程中车辆荷载及自然环境影响，无法用应变片直接测量。用于水泥混凝土构件的应变检测设备，由于刚度差异的原因，不适用于对其它筑路材料的应变测量，因此目前国内外的应变检测设备主要应用在测定机械及水泥混凝土路面结构变形方面，对于柔性及半刚性路面各结构层变形测量目前还没有有效的测试装置。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种工艺简单、不需要特殊设备、成本低、投资少、投产快的用于公路路面结构应变的测试仪器。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种用于公路路面结构应变的测量装置，由两侧矩形钢挡板与圆柱形钢条组成“工”字型构件，在圆柱形钢条中段部位粘贴拉伸应变片，组成全桥电阻应变测量电路，应变片用防水隔热减振材料保护，并用橡胶管将中间部位密封，涂乳化沥青，应变片通过数据线与外部数字应变仪连接。在圆柱形钢条两端的中心部位及钢挡板的对应位置钻孔，通过顶丝、垫环，用螺母将圆柱形钢条与两侧矩形钢挡板紧密连接。

本实用新型通过两侧矩形钢挡板与一圆柱形钢条组合成一“工”字型构件，采用机械连接方式，以消除加载偏心附加上的扭矩。通过调节两侧挡板与长直圆柱形钢条的截面积比例，来克服因钢材与构件所埋设的道路材料模量悬殊大而导致变形不谐调的问题，同时对测试结构不产生加强效应。在圆柱形钢条中央处粘贴应变片，组成一全桥测量电路，通过电桥消除弯曲效应和温度效应，实现温度自补偿。应变片通过数据线与外部数字应变仪相连，完成对道路结构层应变的精确实时测量。应变片上要用特种防水隔热减振材料处理，以起到防水、耐高温、抗振、抗压等保护作用。

本实用新型可广泛地应用于道路结构应变检测领域，为道路养护提供依据。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中应变片粘贴位置示意图；

图3为本实用新型中矩形钢挡板与圆柱形钢条的端部连接示意图。

图中：1、矩形钢挡板，2、应变片，3、圆柱形钢条，4、数据线、5、顶丝、6、垫环，7、螺母。

具体实施方式

实施例：结构如图1-图3所示，圆柱形钢条用1Cr18Ni9Ti，当E_钢＝200×10³MPa、E_材＝1500MPa时，如取A_材＝300×25mm²时，则通过计算可取E_钢＝3.14×r²＝3.14×4²mm²，即可取圆柱形钢条的半径为4mm。

矩形钢挡板1及圆柱形钢条3的尺寸确定后，在圆柱形钢条两端的中心部位及钢挡板的对应位置钻孔，通过顶丝5、垫环6，用螺母将圆柱形钢条与两侧矩形钢挡板紧密连接，在圆柱形钢条3中段部位粘贴拉伸应变片2，组成全桥电阻应变测量电路，应变片通过数据线4与外部数字应变仪连接，将应变片用特种防水隔热减振材料处理，然后套上橡胶管密封，以起到防水、耐高温、抗振、抗压作用。整个仪器埋设前涂一层乳化沥青。

由于埋在路面结构层的构件在上部荷载作用下，构件产生一轴向的拉伸力，将引起构件轴向变形，通过在长直圆柱形钢条中央粘贴应变片，来对筑路材料的应变进行测量。也就是要求“工”字型构件长直圆柱形钢条中央的应变等于周围筑路材料的应变。

即ε_材＝ε_钢           ---------------①

由于筑路材料的回弹模量与钢材的相比很小，导致产生变形量的差异，通过调节两侧挡板与长直圆柱形钢条的横截面积来实现变形的谐调性。

由胡克定律  σ＝εE    ---------------②

又由公式    σ＝F/A    ---------------③

即有公式    ε＝F/AE   ---------------④

要实现“工”字型构件长直圆柱形钢条中央的应变等于筑路材料的应变。即公式①的目的，必有：F₁/A_钢E_钢＝F₂/A_材E_材  ------------⑤

由于在“工”字型构件轴线方向上，长直圆柱形钢条中央所受拉力与两侧挡板所受拉力相等，矩形挡板与材料接触，在接触面上的力互为作用力与反作用力。所以有：

F₁＝F₂                 ---------------⑥

故有    A_钢/A_材＝E_材/E_钢    ---------------⑦

其中：F₁：作用在长直圆柱形钢条截面上的力(KN)

F₂：与矩形挡板截面接触的材料所受的拉力(KN)

A_钢：长直圆柱形钢条截面面积(mm²)

A_材：材料与外侧挡板的接触面积，也即外侧挡板的截面积(mm²)

E_钢：长直圆柱形钢条材料的弹性模量(MPa)

E_材：筑路材料的弹性模量(MPa)。

Claims (4)

1.一种用于公路路面结构应变的测量装置，其特征在于，由两侧矩形钢挡板与圆柱形钢条组成“工”字型构件，在圆柱形钢条中段部位粘贴拉伸应变片，组成全桥电阻应变测量电路，应变片通过数据线与外部数字应变仪连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于公路路面结构应变的测量装置，其特征在于，所述的拉伸应变片的表层有防水隔热减振材料保护膜。

3.根据权利要求1所述的一种用于公路路面结构应变的测量装置，其特征在于，在圆柱形钢条中段部位粘贴拉伸应变片的中段部位设有橡胶管。

4.如权利要求1所述的一种用于公路路面结构应变的测量装置，其特征在于，在圆柱形钢条两端的中心部位及钢挡板的对应位置钻孔，通过顶丝、垫环，用螺母将圆柱形钢条与两侧矩形钢挡板紧密连接。

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