CN217716849U - 一种测试公路路基动力响应的试验系统 - Google Patents
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Abstract
一种测试公路路基动力响应的试验系统，包括公路结构、激振加载系统、信息传感系统和数据采集系统，公路结构包括自下而上的路堤层、路床层和路面层，激振加载系统包括激振器、配重块、配重块连接结构、变频箱和电源系统，配重块通过配重块连接结构固定设置在激振器下方；信息传感系统包括压力传感器、加速度传感器和拾振器，在路堤层、路床层和路面层中均埋设有独立的压力传感器和加速度传感器，拾振器设置在路面层的上表面，数据采集系统包括笔记本电脑、动静态应变采集分析系统和信号传输缆线，压力传感器、加速度传感器和拾振器分别通过独立的信号传输缆线与动静态应变采集分析系统相连，动静态应变采集分析系统与笔记本电脑相连。
Description
技术领域
本实用新型属于公路路基试验技术领域，具体涉及一种测试公路路基动力响应的试验系统。
背景技术
路基是公路结构的重要组成，承受着道路上的交通动力荷载作用，交通荷载的多样性使路基的短期动力响应形式变得相当复杂，而不同的动力响应形式对路基路面结构的破坏模式不尽相同，因此路基动力特性研究尤为重要，相比室内试验、模型模拟、理论计算，现场动力响应测试是研究路基动力性能最为直接且有效的手段。
目前公路路基现场测试技术仅限于对实车动力响应的测量，而事实上公路运营期内车辆荷载形式丰富，载重情况和行驶速度不定，实车难以反映全部的交通荷载工况。同时受交通循环荷载以及环境因素的影响，路基的服役性能不断发生变化，实车试验无法模拟长期交通荷载与环境因素耦合作用下路基性能变化；不能灵活模拟特殊荷载作用下路基的短期动力响应状态，完全无法预见极端情况下路基的极限承载能力，难以用于指导制定安全、高效的交通管控措施。
因此，需要设计一种新的测试公路路基动力响应的试验系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测试公路路基动力响应的试验系统，以解决背景技术中提出的现有的公路路基动力测试系统不完善，并且对路基运营期管理的指导性价值不高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种测试公路路基动力响应的试验系统，包括公路结构、激振加载系统、信息传感系统和数据采集系统，
所述公路结构包括自下而上的路堤层、路床层和路面层，
所述激振加载系统包括激振器、配重块、配重块连接结构、变频箱和电源系统，配重块通过配重块连接结构固定设置在激振器下方，变频箱用于控制激振器的振动频率，电源系统用于给用电设备供电；
所述信息传感系统包括压力传感器、加速度传感器和拾振器，在路堤层、路床层和路面层中均埋设有独立的压力传感器和加速度传感器，拾振器设置在路面层的上表面，
所述数据采集系统包括笔记本电脑、动静态应变采集分析系统和信号传输缆线，压力传感器、加速度传感器和拾振器分别通过独立的信号传输缆线与动静态应变采集分析系统相连，动静态应变采集分析系统与笔记本电脑相连。
在一种具体的实施方式中，所述配重块连接结构包括第一钢板、第二钢板、第一螺栓和第二螺栓，
所述第一钢板呈对称切除了相同大小四个角的矩形，第一钢板上板面的四周对称设置有第一吊环，第一钢板中部设置有多个与第一螺栓匹配的第一螺纹孔，第一螺栓与第一螺纹孔配合用于固定激振器，所述第一钢板的四周还设置有与第二螺栓匹配的第二螺纹孔，
所述第二钢板设置在第一钢板的正下方，所述第二钢板呈矩形且第二钢板的中部设有空心孔，所述第二钢板的四周设置有第三螺纹孔，第三螺纹孔与第二螺栓相匹配，且第三螺纹孔的位置与第一钢板上的第二螺纹孔的位置相对应，第二螺栓穿过第三螺纹孔和第二螺纹孔将第二钢板与第一钢板进行连接，第二钢板与第一钢板之间用于放置配重块，第二钢板的四个角上设置有第二吊环。
在一种具体的实施方式中，所述第一钢板的厚度为45～55mm，第二钢板的厚度为25～35mm。
在一种具体的实施方式中，所述激振器为SBZ30型变频变矩式振动器。
在一种具体的实施方式中，所述路堤层中至少设置有两个独立的压力传感器和两个独立的加速度传感器，路床层中至少设置有三个独立的压力传感器和三个独立的加速度传感器，路面层中至少设置有三个独立的压力传感器和三个独立的加速度传感器。
在一种具体的实施方式中，所述压力传感器的最大量程不小于2.0Mpa，测量误差小于0.5kpa，最高频率不小于100Hz。
在一种具体的实施方式中，所述加速度传感器的测量范围不小于1500m/s2，测量精度高于0.05m/s2，最高频率不小于500Hz。
在一种具体的实施方式中，所述拾振器包括至少四台水平向891型拾振器、至少两台铅垂向891型拾振器和至少一台891型六线放大器。
在一种具体的实施方式中，所述信号传输缆线外还套设有用于保护信号传输缆线的穿线管。
在一种具体的实施方式中，所述笔记本电脑为安装有数据采集处理软件的笔记本电脑。
相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型结构简单、实施方便，能广泛适用于公路路基的短期动力响应测试研究。
本实用新型能灵活模拟不同动荷载类型，测试范围涵盖路基不同层位，从而得到不同动荷载条件下路基的短期动力响应参数沿横向、竖向的变化规律，直接获取不同车载类型下公路路基动力空间分布及影响深度特征，适用范围广、测试效率高、技术系统性强。
本实用新型能监控路基动力响应及环境演变信息，有利于实验数据的校正和路基性能的全面分析。本实用新型能用于路基路面施工期碾压设备作用下路基动力测试，利于精确掌控路基压实效果及碾压动力传递规律，为路基路面施工工艺优化提供技术参数；同时本实用新型还适用于公路建成时及运营期车辆荷载作用下路基动力响应现场试验，直接获取不同车载类型及不同时期下公路路基动力空间分布及影响深度特征。此外，本实用新型克服了现有系统荷载类型少、传感器单一、利用率低，系统性及兼容性差等不足，将不同动荷载类型、不同荷载作用层位条件下的动力测试联合试验，兼顾路基施工、路面施工、道路运营多阶段路基动力响应测试，能全面掌握公路施工和运营期路基动力特征，为路基结构设计、施工工艺优化和运营期交通管控提供技术参数。
综上所述，本实用新型能够进行公路施工期及运营期中的一阶段或多阶段联合的路基动力响应测试试验研究，同时具有系统简单、结构可靠、实施方便、研究效率高、适用性广等优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型一种实施例的示意图；
图2是本实用新型一种实施例的配重块连接结构的第一钢板的示意图；
图3是本实用新型一种实施例的配重块连接结构的第二钢板的示意图；
其中，11、路堤层；12、路床层；13、路面层；21、激振器；22、配重块；23、配重块连接结构；24、变频箱；31、压力传感器；32、加速度传感器；33、拾振器；41、笔记本电脑；42、动静态应变采集分析系统；43、信号传输缆线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实用新型提供的一种测试公路路基动力响应的试验系统，包括公路结构、激振加载系统、信息传感系统和数据采集系统，
所述公路结构包括自下而上的路堤层11、路床层12和路面层13，
所述激振加载系统包括激振器21、配重块22、配重块连接结构23、变频箱24和电源系统，配重块22通过配重块连接结构23固定设置在激振器21下方，变频箱24用于控制激振器21的振动频率，电源系统用于给用电设备供电；
所述信息传感系统包括压力传感器31、加速度传感器32和拾振器33，在路堤层11、路床层12和路面层13中均埋设有独立的压力传感器31和加速度传感器32，拾振器33设置在路面层13的上表面，
所述数据采集系统包括笔记本电脑41、动静态应变采集分析系统42和信号传输缆线43，压力传感器31、加速度传感器32和拾振器33分别通过独立的信号传输缆线43与动静态应变采集分析系统42相连，动静态应变采集分析系统42与笔记本电脑41相连。
所述配重块连接结构23包括第一钢板、第二钢板、第一螺栓和第二螺栓，
所述第一钢板呈对称切除了相同大小四个角的矩形，第一钢板上板面的四周对称设置有第一吊环，第一钢板中部设置有多个与第一螺栓匹配的第一螺纹孔，第一螺栓与第一螺纹孔配合用于固定激振器，所述第一钢板的四周还设置有与第二螺栓匹配的第二螺纹孔，
所述第二钢板设置在第一钢板的正下方，所述第二钢板呈矩形且第二钢板的中部设有空心孔，所述第二钢板的四周设置有第三螺纹孔，第三螺纹孔与第二螺栓相匹配，且第三螺纹孔的位置与第一钢板上的第二螺纹孔的位置相对应，第二螺栓穿过第三螺纹孔和第二螺纹孔将第二钢板与第一钢板进行连接，第二钢板与第一钢板之间用于放置配重块，第二钢板的四个角上设置有第二吊环。
所述第一钢板的厚度为45～55mm，第二钢板的厚度为25～35mm。
所述激振器21为SBZ30型变频变矩式振动器。SBZ30型变频变矩式振动器是适用于路基、桥基载荷试验的专用设备，能够模拟车在运行时对路基、桥基产生的动力状态，具有变频、变矩、变向功能，变频规格达0-30Hz，主要工作频率在20Hz以下，15.7-30Hz范围内最大激振力可达300kN。
所述路堤层11中至少设置有两个独立的压力传感器31和两个独立的加速度传感器32，路床层12中至少设置有三个独立的压力传感器31和三个独立的加速度传感器32，路面层13中至少设置有三个独立的压力传感器31和三个独立的加速度传感器32。
所述压力传感器31的最大量程不小于2.0Mpa，测量误差小于0.5kpa，最高频率不小于100Hz。
所述加速度传感器32的测量范围不小于1500m/s2，测量精度高于0.05m/s2，最高频率不小于500Hz。
所述拾振器33包括至少四台水平向891型拾振器、至少两台铅垂向891型拾振器和至少一台891型六线放大器。放大器具有放大、积分、滤波和阻抗变换的功能。
所述信号传输缆线43外还套设有用于保护信号传输缆线43的穿线管。所述的穿线管，套在信号传输缆线外面，保护信号传输缆线避免损坏，穿线管与穿线管之间由套管连接，与信号传输缆线同时引出路基范围之外，穿线管为PVC胶管、不锈钢管和碳钢管中的一种或二至三种，孔径为
共
段，总长
在管段之间安装套管，将相邻穿线管连为一体。
所述笔记本电脑41为安装有数据采集处理软件的笔记本电脑。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，包括公路结构、激振加载系统、信息传感系统和数据采集系统，
所述公路结构包括自下而上的路堤层(11)、路床层(12)和路面层(13)，
所述激振加载系统包括激振器(21)、配重块(22)、配重块连接结构(23)、变频箱(24)和电源系统，配重块(22)通过配重块连接结构(23)固定设置在激振器(21)下方，变频箱(24)用于控制激振器(21)的振动频率，电源系统用于给用电设备供电；
所述信息传感系统包括压力传感器(31)、加速度传感器(32)和拾振器(33)，在路堤层(11)、路床层(12)和路面层(13)中均埋设有独立的压力传感器(31)和加速度传感器(32)，拾振器(33)设置在路面层(13)的上表面，
所述数据采集系统包括笔记本电脑(41)、动静态应变采集分析系统(42)和信号传输缆线(43)，压力传感器(31)、加速度传感器(32)和拾振器(33)分别通过独立的信号传输缆线(43)与动静态应变采集分析系统(42)相连，动静态应变采集分析系统(42)与笔记本电脑(41)相连。
2.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述配重块连接结构(23)包括第一钢板、第二钢板、第一螺栓和第二螺栓，
所述第一钢板呈对称切除了相同大小四个角的矩形，第一钢板上板面的四周对称设置有第一吊环，第一钢板中部设置有多个与第一螺栓匹配的第一螺纹孔，第一螺栓与第一螺纹孔配合用于固定激振器，所述第一钢板的四周还设置有与第二螺栓匹配的第二螺纹孔，
所述第二钢板设置在第一钢板的正下方，所述第二钢板呈矩形且第二钢板的中部设有空心孔，所述第二钢板的四周设置有第三螺纹孔，第三螺纹孔与第二螺栓相匹配，且第三螺纹孔的位置与第一钢板上的第二螺纹孔的位置相对应，第二螺栓穿过第三螺纹孔和第二螺纹孔将第二钢板与第一钢板进行连接，第二钢板与第一钢板之间用于放置配重块，第二钢板的四个角上设置有第二吊环。
3.根据权利要求2所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述第一钢板的厚度为45～55mm，第二钢板的厚度为25～35mm。
4.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述激振器(21)为SBZ30型变频变矩式振动器。
5.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述路堤层(11)中至少设置有两个独立的压力传感器(31)和两个独立的加速度传感器(32)，路床层(12)中至少设置有三个独立的压力传感器(31)和三个独立的加速度传感器(32)，路面层(13)中至少设置有三个独立的压力传感器(31)和三个独立的加速度传感器(32)。
6.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述压力传感器(31)的最大量程不小于2.0Mpa，测量误差小于0.5kpa，最高频率不小于100Hz。
7.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述加速度传感器(32)的测量范围不小于1500m/s2，测量精度高于0.05m/s2，最高频率不小于500Hz。
8.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述拾振器(33)包括至少四台水平向891型拾振器、至少两台铅垂向891型拾振器和至少一台891型六线放大器。
9.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述信号传输缆线(43)外还套设有用于保护信号传输缆线(43)的穿线管。
10.根据权利要求1所述的测试公路路基动力响应的试验系统，其特征在于，所述笔记本电脑(41)为安装有数据采集处理软件的笔记本电脑。
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|---|---|---|---|---|
| CN114441285A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-06 | 西南交通大学 | 一种模拟列车荷载的动力试验装置及方法 |
| CN117782824A (zh) * | 2024-02-26 | 2024-03-29 | 陇东学院 | 公路路基定点压力测量设备及测量方法 |
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