WO2022199617A1 - 一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统 - Google Patents

一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统 Download PDF

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Abstract

一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，包括支架部分（1000）；试样盒部分（2000），承装试样并进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；道路模拟荷载施加部分（3000），对试样施加模拟路面所受的多种荷载；竖向荷载施加部分（4000），为试样提供竖直方向的多种荷载；水平荷载施加部分（5000），为试样盒部分（2000）提供水平方向的荷载；自动压砂部分（7000），对试样进行分层定量压实；水位波动部分（8000），模拟潮汐水位的升降；干湿循环部分（9000），用于模拟降雨和日晒；采集部分（0000），采集试验过程中产生的各项数据。可以模拟自然环境并施加多种交通荷载，可以提前预测路面变形、路基沉降以及道路内部受力，便于提前采取相关措施，减少道路的破损情况。

Description

一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统 技术领域
本发明涉及交通荷载试验设备的技术领域，尤其涉及一种基于液气联动系统的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统。
背景技术
随着我国建设事业的发展，公路、桥梁、铁路等建设工程飞速前进，交通工具也在进行不断发展，重型车辆、飞机等交通工具的产生对于公路的承载特性提出了更高要求。以车辆、飞机为代表的交通工具其荷载具有其自身特点，其中交通荷载的长期周期性的施加会造成路基的变形沉降，更有甚者会因此造成道路的损坏，不仅包括其自重，还因为路面、轮胎的不平整，加上行驶过程中机器运行的振动，属于典型的动荷载，还例如飞机在起飞、降落过程中还会对路基产生明显的冲剪效应，这些复杂多变的交通荷载是工程设计时考虑的难题，很容易对于道路路基产生影响，影响交通工具行驶安全。
因此需要探究路基在静荷载、冲击荷载等情况下其内部结构的受力情况和变化，针对这些测定出的结果通过模拟此情形，测定出相应结果，分析路基内部结构以及成分和所受力的大小的关系，进而适当的改造路基来提高道路的耐用度。但是通过现有技术还不能够实现对此情形的模拟。同时，现有的大型实验装置装样需要耗费大量的人力物力和时间，工作效率较低。因此，有必要研发一种可以模拟复杂多变的自然环境和交通荷载的试验装置。使得装置能够采用机械化、自动化的控制方式，实现对道路施工过程以及交通荷载的工程试验模拟，为道路交通施工和使用，提供相应的参考。
发明内容
基于上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在于提供一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统及方法，可以模拟自然环境并施加多种交通荷载，可以提前预测路面变形、路基沉降以及道路内部受力，便于提前采取相关措施，减少道路的破损情况。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
本发明的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统由支架部分，试样盒部分，道路模拟荷载施加部分，竖向荷载施加部分，水平荷载施加部分，吊装部分，自动压砂部分，水位波动部分，干湿循环部分和采集部分组成。其中，所述支架部分为整个试验装置提供支撑作用，为道路模拟荷载施加部分和竖向荷载施加部分提供反力。所述试样盒部分为试样承装的容器，并位于所述支架部分内部，可以进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验。所述道路模拟荷载施加部分位于所述试样盒部分的上端，用于模拟车辆等对路面施加的多种荷载，如冲击荷载，振动荷载，静压荷载等。所述 竖向荷载施加部分位于所述试样盒部分的上端，用于进行竖向的荷载试验，如竖向冲击荷载，竖向静压荷载等。所述水平荷载施加部分位于所述试样盒部分的侧面，用于直剪试验中提供水平方向的荷载。所述吊装部分用于起吊和搬运设备中的大型零件，减少试验人员的体力劳动。所述自动压砂部分位于所述试样盒部分的上端，用于试样土体的分层定量压实试验。所述水位波动部分位于所述试样盒部分的底端，用于控制试样箱内水位升降，来模拟潮汐对试样的影响。所述干湿循环部分位于所述试样盒部分的上端，用于模拟降雨和日晒，来试验干湿循环对试样的影响。所述采集部分位于所述试样盒部分、道路模拟荷载施加部分、竖向荷载施加部分和水平荷载施加部分的内部或表面，用于采集试验过程中产生的各项数据，包括力学数据，位移数据和图像数据。
优选的，所述支架部分由支撑系统和支架滑道系统两部分组成，为道路模拟荷载施加部分和竖向荷载施加部分提供反力；所述支撑系统由竖向支撑柱、底板、第一水平支撑杆和第二水平支撑杆四个部分组成，用于试样装置的竖向支撑；所述支架滑道系统包括支架上层滑道和支架下层滑道，用于为道路模拟荷载施加部分、竖向荷载施加部分、吊装部分和自动压砂部分提供水平移动所需的滑道。
进一步的，所述试样盒部分由试样盒系统和试样盒滑道系统组成，所述试样盒部分为试样承装的容器，可以进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；所述试样盒系统由直剪试样盒模块和试样箱模块组成，为竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验试样的承装容器；所述直剪试样盒模块包括上直剪盒、下直剪盒、上直剪盒固定杆、上直剪盒固定板，为水平方向直剪试验试样的承装容器；所述试样箱模块包括试样箱、路面模型，用于进行模拟路面荷载的实验；所述试样盒滑道系统包括试样盒滑道和试样盒滑轮，用于减少试样盒部分水平方向移动的阻力，以及为直剪试验中下直剪盒的位移提供条件。
可选的，所述道路模拟荷载施加部分由道路模拟荷载机械系统和道路模拟荷载动力系统组成；所述道路模拟荷载机械系统由道路模拟荷载横梁、道路模拟荷载滑轮、第一气缸固定杆、第一液压推杆固定杆、第一液压推杆固定板、滚轮、滚轮连接杆组成，用于为道路模拟荷载的施加提供机械支撑和机械联动；所述道路模拟荷载动力系统由道路模拟荷载气动模块和道路模拟荷载液压模块组成，用于在道路模拟荷载中提供气压动力和液压动力。
进一步的，所述竖向荷载施加部分由竖向荷载机械系统和竖向荷载动力系统组成；所述竖向荷载机械系统包括竖向荷载横梁、竖向荷载滑轮、竖向荷载承压板、第二气缸固定杆和第二液压缸固定杆组成，为竖向荷载的施加提供机械支撑和机械联动；所述竖向荷载动力系统由竖向荷载气动模块和竖向荷载液压模块组成，用于为竖向荷载试验提供气动力和液压动力。
可选的，所述水平荷载施加部分由水平荷载机械系统和水平荷载动力系统组成；所述水平荷载机械系统由第三液压缸固定板和水平荷载承压板组成，用于为水平荷载的施加提供机械支撑和机械联动。
进一步的，所述吊装部分由吊装机械系统和吊装动力系统组成；所述吊装机械系统包括吊装横梁、吊装支柱、定滑轮、动滑轮、承力杆、钢丝绳、吊装滑轮和第四液 压推杆固定板，用于为吊装提供支撑、固定和传动作用；所述吊装动力系统由吊装电动模块和吊装液压模块组成，用于为吊装提供电动拉力和水平的液压推力。
可选的，所述自动压砂部分由自动压砂机械系统、自动压砂动力系统和自动压砂滑道系统组成；所述自动压砂机械系统由压砂板、压砂板固定杆、第三气缸安装板和步进电机连接杆组成；所述自动压砂动力系统由自动压砂气动模块和自动压砂电动模块组成，用于为土体压实试验提供动力；所述自动压砂滑道系统由自动压砂横梁、自动压砂滑轮、自动压砂滑轮限位孔和自动压砂限位螺栓组成，用于为自动压砂部分提供水平移动。
可选的，所述水位波动部分由水位波动机械系统和水位波动动力系统组成；所述水位波动机械系统包括多个第一水箱，每个第一水箱设有出水孔，用于提供水位波动试验所需的用水；所述水位波动动力系统包括多个液压升降台和液压升降台控制器，用于控制试样盒部分内水位的升降；所述干湿循环部分由干湿循环加水系统和干湿循环干燥系统组成；所述干湿循环加水系统包括多个第二水箱、抽水泵、抽水泵控制器，喷头、五通接头和喷头支架，用于模拟降雨；所述干湿循环干燥系统由加热板、加热板支架和加热板控制器组成，用于模拟日晒，对试样进行干燥。
相应的，本发明还提供了基于液气联动系统的多功能交通荷载的试验方法，其步骤为：
S1、采用自动压砂部分对试样盒部分内的试样进行压实：
S2、采用竖向荷载施加部分进行竖向荷载试验：
S3、采用水平荷载施加部分进行直剪试验：
S4、采用道路模拟荷载施加部分进行道路荷载模拟试验：
S5、采用水位波动部分进行水位波动试验：
S6、采用干湿循环部分进行干湿循环试验：
S7、采用吊装部分进行吊装工作。
由上，利用本发明的装置进行试验，首先可以根据不同加载方式下的路面响应来改造道路，提高道路的耐用度；其次，检测系统经过数据采集分析后可以提前预测路面变形、路基沉降以及道路内部受力，便于提前采取相关措施，减少道路的破损情况；最后，本发明还为新形势下的道路设计提供了思路和技术参考，为全自动化实验装置的研制埋下铺垫。
附图说明
图1-0整体框架图；
图1-1整体结构示意图；
图1-2支架部分结构示意图；
图1-3支撑系统结构示意图；
图1-4支架滑道系统结构示意图；
图1-5支架滑道系统安装示意图；
图1-6支架上层滑道和支架下层滑道结构示意图；
图2-0试样盒部分结构示意图；
图2-1直剪试样盒模块结构示意图；
图2-2试样箱模块结构示意图；
图2-3试样盒滑道系统结构示意图；
图2-4上直剪盒固定杆和上直剪盒固定板结构示意图；
图2-5试样盒滑道安装示意图；
图2-6下直剪盒和试样盒滑轮连接示意图；
图2-7上直剪盒固定杆和上直剪盒固定板安装示意图；
图2-8上直剪盒和下直剪盒结构示意图，(a)为上直剪盒的立体图；(b)为下直剪盒的剖视图；
图3-0道路模拟荷载施加部分结构示意图；
图3-1道路模拟荷载机械系统结构示意图；
图3-2道路模拟荷载气动模块结构示意图；
图3-3道路模拟荷载液压模块结构示意图；
图3-4道路模拟荷载机械系统连接示意图；
图3-5道路模拟荷载施加部分安装示意图；
图3-6道路模拟荷载液压模块安装示意图；
图3-7道路模拟荷载滑轮安装示意图；
图3-8道路模拟荷载施加部分电路连接示意图；
图3-9道路模拟荷载施加部分油路连接示意图；
图3-10道路模拟荷载施加部分气路连接示意图；
图4-0竖向荷载施加部分结构示意图；
图4-1竖向荷载机械系统结构示意图；
图4-2竖向荷载气动模块结构示意图；
图4-3竖向荷载液压模块结构示意图；
图4-4竖向荷载机械系统安装示意图；
图4-5竖向荷载气动模块电路连接示意图；
图4-6竖向荷载液压模块电路连接示意图；
图4-7竖向荷载气动模块气路连接示意图；
图4-8竖向荷载液压模块油路连接示意图；
图5-0水平荷载施加部分结构示意图；
图5-1水平荷载机械系统结构示意图；
图5-2水平荷载动力系统结构示意图；
图5-3水平荷载动力系统电路连接示意图；
图5-4水平荷载动力系统油路连接示意图；
图6-0吊装部分结构示意图；
图6-1吊装机械系统结构示意图；
图6-2吊装电动模块结构示意图；
图6-3吊装液压模块结构示意图；
图6-4吊装部分安装示意图；
图6-5吊装液压模块安装示意图；
图6-6吊装部分油路连接示意图；
图7-0自动压砂部分结构示意图；
图7-1自动压砂机械系统结构示意图；
图7-2自动压砂动力系统结构示意图；
图7-3自动压砂气动模块结构示意图；
图7-4自动压砂电动模块结构示意图；
图7-5自动压砂滑道系统结构示意图；
图7-6自动压砂部分安装示意图；
图7-7自动压砂部分电路连接示意图；
图7-8自动压砂部分气路连接示意图；
图8-0水位波动部分结构示意图；
图8-1水位波动机械系统结构示意图；
图8-2水位波动动力系统结构示意图；
图8-3水位波动机械系统安装示意图；
图8-4水位波动动力系统连接示意图；
图9-0干湿循环部分结构示意图；
图9-1干湿循环加水系统结构示意图；
图9-2干湿循环干燥系统结构示意图；
图9-3干湿循环加水系统连接示意图；
图9-4干湿循环干燥系统连接示意图；
图10-0采集部分结构示意图；
图10-1传感器采集系统结构示意图；
图10-2图像采集系统结构示意图；
图10-3传感器采集系统连接示意图。
图中：
1000—支架部分
1100—支撑系统
1101—竖向支撑柱，1102—底板，1103—第一水平支撑杆，1104—第二水平支撑杆
1200—支架滑道系统
1201—支架上层滑道，1202—支架下层滑道，1203—支架滑道限位孔
2000—试样盒部分
2100—试样盒系统
2110—直剪试样盒模块
2111—上直剪盒，2112—下直剪盒，2113—上直剪盒固定杆，2114—上直剪盒固定板，2115—上直剪盒起吊孔，2116—下直剪盒起吊孔
2120—试样箱模块
2121—试样箱，2122—试样箱起吊孔，2123—路面模型，2124a—进水孔a，2124b— 进水孔b，2124c—进水孔c，2124d—进水孔d
2200—试样盒滑道系统
2201—试样盒滑道，2202—试样盒滑轮，2203—试样盒滑道限位孔，2204—试样盒滑轮限位孔，2205—试样盒限位螺栓
3000—道路模拟荷载施加部分
3100—道路模拟荷载机械系统
3101—道路模拟荷载横梁，3102—道路模拟荷载滑轮，3103—第一气缸固定杆，3104—第一液压推杆固定杆，3105—第一液压推杆固定板，3106—滚轮，3107—滚轮连接杆
3200—道路模拟荷载动力系统
3210—道路模拟荷载气动模块
3211—第一空气压缩机，3212—第一气缸，3213a—第一气压调压阀a，3213b—第一气压调压阀b，3214—第一电磁阀，3215—第一电气比例阀，3216—第一PLC控制器，3217a—第一气压三通接头a，3217b—第一气压三通接头b
3220—道路模拟荷载液压模块
3221—第一液压站，3222—第一液压推杆，3223—第一液压电磁换向阀，3224—第一电液比例调速阀，3225—第一液压缸行程传感器
4000—竖向荷载施加部分
4100—竖向荷载机械系统
4101—竖向荷载横梁，4102—竖向荷载滑轮，4103—竖向荷载滑轮限位孔，4104—竖向荷载限位螺栓，4105—竖向荷载承压板，4106—第二气缸固定杆，4107—第二液压缸固定杆
4200—竖向荷载动力系统
4210—竖向荷载气动模块
4211—第二空气压缩机，4212—第二气缸，4213a—第二气压调压阀a，4213b—第二气压调压阀b，4214—第二电磁阀，4215—第二电气比例阀，4216—第二PLC控制器，4217a—第二气压三通接头a，4217b—第二气压三通接头b
4220—竖向荷载液压模块
4221—第二液压站，4222—第二液压缸，4223—第二液压电磁换向阀，4224—第二电液比例调速阀，4225—第二液压缸行程传感器
5000—水平荷载施加部分
5100—水平荷载机械系统
5101—第三液压缸固定板，5102—水平荷载承压板
5200—水平荷载动力系统
5201—第三液压站，5202—第三液压缸，5203—第三液压电磁换向阀，5204—第三电液比例调速阀，5205—第三液压缸行程传感器，5206—第三PLC控制器
6000—吊装部分
6100—吊装机械系统
6101—吊装横梁，6102—吊装支柱，6103a—定滑轮a，6103b—定滑轮b，6103c— 定滑轮c，6104a—动滑轮a，6104b—动滑轮b，6104c—动滑轮c，6104d—动滑轮d，6105—承力杆，6106—钢丝绳，6107—钢丝绳固定孔，6108—电动葫芦安装孔，6109—吊装滑轮，6110—第四液压推杆固定板
6200—吊装动力系统
6210—吊装电动模块
6211—电动葫芦，6212—电动葫芦控制器，6213—数显拉力计
6220—吊装液压模块
6221—第四液压站，6222a—第四液压推杆a，6222b—第四液压推杆b，6223—第四液压电磁换向阀，6224—第四电液比例调速阀，6225a—第四液压缸行程传感器a，6225b—第四液压缸行程传感器b，6226—第四PLC控制器，6227a—液压三通接头a，6227b—液压三通接头b
7000—自动压砂部分
7100—自动压砂机械系统
7101—压砂板，7102—压砂板固定杆，7103—第三气缸安装板，7104—步进电机连接杆
7200—自动压砂动力系统
7210—自动压砂气动模块
7211—第三空气压缩机，7212a—第三气缸a，7212b—第三气缸b，7212c—第三气缸c，7212d—第三气缸d，7213—第三气压调压阀，7214—第三电磁阀，7215—第五PLC控制器，7216a—气压五通接头a，7216b—气压五通接头b
7220—自动压砂电动模块
7221—步进电机，7222—步进电机驱动器，7223—步进电机控制器
7300—自动压砂滑道系统
7301—自动压砂横梁，7302—自动压砂滑轮，7303—自动压砂滑轮限位孔，7304—自动压砂限位螺栓
8000—水位波动部分
8100—水位波动机械系统
8101a—第一水箱a，8101b—第一水箱b，8101c—第一水箱c，8101d—第一水箱d，8102a—出水孔a，8102b—出水孔b，8102c—出水孔c，8102d—出水孔d
8200—水位波动动力系统
8201a—液压升降台a，8201b—液压升降台b，8201c—液压升降台c，8201d—液压升降台d，8202—液压升降台控制器
9000—干湿循环部分
9100—干湿循环加水系统
9101—第二水箱，9102—抽水泵，9103—抽水泵控制器，9104a—喷头a，9104b—喷头b，9104c—喷头c，9104d—喷头d，9105—五通接头，9106—喷头支架
9200—干湿循环干燥系统
9201—加热板，9202—加热板支架，9203—加热板控制器
0000—采集部分
0100—传感器采集系统
0101—土压力传感器，0102—第一拉压传感器，0103—第二拉压传感器，0104—第三拉压传感器，0105—第四拉压传感器，0106—采集板
0200—图像采集系统
0201a—DIC摄像头a，0201b—DIC摄像头b，0201c—DIC摄像头c，0201d—DIC摄像头d，0202—摄像头支架。
具体实施方式
参照图1至图10，对本发明的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统进行介绍：
1装置整体
如图1-0所示，本发明的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统由支架部分1000，试样盒部分2000，道路模拟荷载施加部分3000，竖向荷载施加部分4000，水平荷载施加部分5000，吊装部分6000，自动压砂部分7000，水位波动部分8000，干湿循环部分9000和采集部分0000组成。
位置关系：支架部分1000位于整个装置的最外围，试样盒部分2000位于支架部分1000内部，道路模拟荷载施加部分3000，竖向荷载施加部分4000和自动压砂部分7000位于试样盒部分2000的上端，可以沿支架部分1000水平滑动，水平荷载施加部分5000位于试样盒部分2000的侧面，吊装部分6000位于支架部分1000的上端，可以沿支架部分1000水平滑动，水位波动部分8000与试样盒部分2000的底端相连，干湿循环部分9000位于试样盒部分2000的上端，采集部分0000位于试样盒部分2000、道路模拟荷载施加部分3000、竖向荷载施加部分4000和水平荷载施加部分5000的内部或表面。
工作原理：支架部分1000为整个试验装置提供支撑作用，为路模拟荷载施加部分3000和竖向荷载施加部分4000提供反力；试样盒部分2000为试样承装的容器，可以进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；道路模拟荷载施加部分3000用于对试样施加模拟路面所受的多种荷载，包括车轮碾压和振动等；竖向荷载施加部分4000为试样提供竖直方向的多种荷载，包括冲击荷载，变静压荷载和振动荷载等；水平荷载施加部分5000为试样盒部分2000提供水平方向的荷载，用于进行大型的直剪试验；吊装部分6000用于吊装试样装置中大型零件，减少试验过程中体力劳动；自动压砂部分7000用于对试样进行压实，可以根据试验需求进行分层定量压实；水位波动部分8000用于模拟潮汐水位的升降；干湿循环部分9000用于模拟降雨和日晒；采集部分0000用于测试和采集试验过程中的各个数据。
2支架部分
如图1-2所示，本发明的支架部分1000由支撑系统1100和支架滑道系统1200两部分组成，支架部分1000为整个试验装置提供支撑作用，为道路模拟荷载施加部分和竖向荷载施加部分4000提供反力。
2.1支撑系统
如图1-3所示，支撑系统1100由竖向支撑柱1101，底板1102，第一水平支撑杆1103和第二水平支撑杆1104四个部分组成，支撑系统1100用于试样装置的竖向支撑。竖向支撑柱1101为4根钢制粗丝杆，位于试验装置的外圈，竖向支撑柱1101为试验装置提供竖 向支撑。
底板1102为一钢制的矩形厚板，四周有圆孔，可以穿过竖向支撑柱，通过螺母固定在竖向支撑柱上，位于竖向支撑柱的下端，底板1102为试样盒部分2000和水平荷载施加部分5000提供支撑和固定作用。
第一水平支撑杆1103和第二水平支撑杆1104为两对钢制硬杆，表面有圆形通孔，可以穿过竖向支撑柱1101，通过螺母固定在竖向支撑柱1101上，第一水平支撑杆1103位于前后两侧，第二水平支撑杆1104位于左右两侧，第一水平支撑杆1103用于安装支架滑道系统1200，以及为试验装置提供支撑和反力，第二水平支撑杆1104提高支撑系统1100的稳定性。
2.2支架滑道系统
如图1-4、1-5和1-6所示，支架滑道系统1200由支架上层滑道1201，支架下层滑道1202和支架滑道限位孔1203三部分组成，支架滑道系统1200用于为道路模拟荷载施加部分3000，竖向荷载施加部分4000，吊装部分6000和自动压砂部分7000提供水平移动所需的滑道。
支架上层滑道1201为两根钢制的方管，上表面有凹槽，安装在第一水平支撑杆1103的上表面，凹槽内有吊装滑轮6109，支架上层滑道1201为吊装部分6000提供水平反向移动的滑道。支架下层滑道1202为两根钢制的方管，下表面有凹槽，安装在第一水平支撑杆1103的下表面，凹槽内有道路模拟荷载滑轮3102，竖向荷载滑轮4102和自动压砂滑轮7302，支架下层滑道1202为道路模拟荷载施加部分3000，竖向荷载施加部分4000和自动压砂部分7000提供水平反向移动的滑道。
支架滑道限位孔1203为一排圆形通孔，位于支架下层滑道1202的侧面，通过限位螺栓可以将支架下层滑道1202内的滑轮固定，防止竖向荷载施加部分4000和自动压砂部分7000的水平移动。
工作原理：支架部分1000为整个试验装置提供支撑作用，支架上层滑道1201用于吊装部分6000的水平滑动，支架下层滑道1202用于道路模拟荷载施加部分3000，竖向荷载施加部分4000和自动压砂部分7000的水平滑动。
3试样盒部分
如图2-0所示，本发明的试样盒部分2000由试样盒系统2100和试样盒滑道系统2200两个系统组成，试样盒部分2000为试样承装的容器，可以进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验。
3.1试样盒系统
如图2-1所示，所述试样盒系统2100由直剪试样盒模块2110和试样箱模块2120两个模块组成，试样盒系统2100为竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验试样的承装容器。
3.1.1直剪试样盒模块
如图2-4、2-7和2-8所示，直剪试样盒模块2110由上直剪盒2111，下直剪盒2112，上直剪盒固定杆2113，上直剪盒固定板2114，上直剪盒起吊孔2115和下直剪盒起吊孔2116六个部分组成，直剪试样盒模块2110为水平方向直剪试验试样的承装容器。
上直剪盒2111为一方形硬质容器，无底面，四周由高强度透明的塑料板围成，塑料 板的连接处及上下面四边处焊接有角钢，用于上直剪盒2111的加固，在塑料板的连接处涂有密封橡胶，在前后两侧的角钢上安装有上直剪盒起吊孔2115，上直剪盒2111放置在下直剪盒2112的上表面。
下直剪盒2112为一方形硬质容器，四周由高强度透明的塑料板围成，底面由钢板构成，塑料板的连接处及上下面四边处焊接有角钢，用于下直剪盒2112的加固，在塑料板的连接处涂有密封橡胶，在前后两侧的角钢上安装有下直剪盒起吊孔2116，下直剪盒2112下表面安装有试样盒滑轮2202，上直剪盒2111和下直剪盒2112共同实现直剪试验。
上直剪盒固定杆2113为四根钢制丝杆，安装在上直剪盒2111和下直剪盒2112四周，底端穿过底板1102通过螺母固定在底板1102上，上端穿过上直剪盒固定板2114通过螺母固定，上直剪盒固定杆2113和上直剪盒固定板2114用于限制上直剪盒2111的移动，使得上直剪盒2111在直剪试验过程中不发生水平方向的移动。
上直剪盒固定板2114为一块钢制方板，中心有方孔，略大于上直剪盒2111，上直剪盒固定板2114通过螺母安装在上直剪盒固定杆2113上端，中心的方孔穿过上直剪盒2111，上直剪盒固定杆2113和上直剪盒固定板2114用于限制上直剪盒2111的移动，使得上直剪盒2111在直剪试验过程中不发生水平方向的移动。
上直剪盒起吊孔2115和下直剪盒起吊孔2116分别为一对钢制吊环，分别焊接在上直剪盒2111和下直剪盒2112前后面的角钢上，上直剪盒起吊孔2115和下直剪盒起吊孔2116可以通过吊装部分6000对上直剪盒2111和下直剪盒2112进行吊装搬运，减少试验人员的体力劳动。
3.1.2试样箱模块
如图2-2所示，试样箱模块2120由试样箱2121，试样箱起吊孔2122，路面模型2123，进水孔a2124a，进水孔b2124b，进水孔c2124c，进水孔d2124d组成，试样箱模块2120用于进行模拟路面荷载的相关实验。
试样箱2121为一方形硬质容器，四周由高强度透明的塑料板围成，底面由钢板构成，塑料板的连接处及上下面四边处焊接有角钢，用于试样箱2121的加固，在塑料板的连接处涂有密封橡胶，在前后两侧的角钢上安装有试样箱起吊孔2122，试样箱2121下表面安装有试样盒滑轮2202，试样箱2121为模拟路面荷载实验的试样容器。
试样箱起吊孔2122为一对钢制吊环，焊接在试样箱2121前后面的角钢上，试样箱起吊孔2122可以通过吊装部分6000对试样箱2121进行吊装搬运，减少试验人员的体力劳动。
路面模型2123为按试验需求制作的路面模型块，放置在试样箱2121内试样的表面，用来模拟路面，并进行多种荷载试验。进水孔a2124a，进水孔b2124b，进水孔c2124c和进水孔d2124d为四根小圆管，安装在试样箱2121的前后左右四面的底部，其开口与试样箱2121内部相连，另一端通过水管分别与出水孔a8102a，出水孔b8102b，出水孔c8102c和出水孔d8102d相连，进水孔a2124a，进水孔b2124b，进水孔c2124c和进水孔d2124d用于进行水位波动试验时往试样箱2121中加水和出水来控制水位高低。
3.2试样盒滑道系统
如图2-3、2-5和2-6所示，试样盒滑道系统2200由试样盒滑道2201，试样盒滑轮2202，试样盒滑道限位孔2203，试样盒滑轮限位孔2204和试样盒限位螺栓2205组成， 试样盒滑道系统2200用于减少试样盒水平方向移动的阻力，以及为直剪试验中下直剪盒2112的位移提供条件。
试样盒滑道2201为两根钢制的方管，下表面有凹槽，安装在底板1102上表面，凹槽内有试样盒滑轮2202，试样盒滑道2201限制直剪试样盒模块2110和试样箱模块2120的只能沿水平方向移动。
试样盒滑轮2202为四个钢制小车，底部安装有三对滚轮3106，小车可在试样盒滑道2201的凹槽内滑动，试样盒滑轮2202上端焊接有一块矩形钢板，钢板与下直剪盒2112和试样箱2121底面通过螺母连接，试样盒滑轮2202为下直剪盒2112和试样箱2121的水平移动减少阻力。
试样盒滑道限位孔2203为一排圆形通孔，位于试样盒滑道2201的侧面，通过试样盒限位螺栓2205可以将试样盒滑道2201内的试样盒滑轮2202固定，防止下直剪盒2112和试样箱2121的水平移动。
试样盒滑轮限位孔2204为两个圆形通孔，位于试样盒滑轮2202的侧面，通过试样盒限位螺栓2205可以将试样盒滑轮2202固定在试样盒滑道2201上，防止下直剪盒2112和试样箱2121的水平移动。试样盒限位螺栓2205为钢制螺栓标准件，可以穿过试样盒滑道限位孔2203和试样盒滑轮限位孔2204，将试样盒滑道2201和试样盒滑轮2202固定在一起，防止下直剪盒2112和试样箱2121的水平移动。
工作原理：试样盒部分2000用于承装试样，直剪试样盒模块2110用于进行直剪试验，试样箱模块2120用于竖向荷载试验，道路模拟荷载试验，波动试验和干湿循环试验，试样盒滑道系统2200用于试样盒系统2100的滑动和固定。
4道路模拟荷载施加部分
如图3-0所示，本发明的道路模拟荷载施加部分3000由道路模拟荷载机械系统3100和道路模拟荷载动力系统3200组成，道路模拟荷载施加部分3000用于模拟车辆等对路面施加的多种荷载，如冲击荷载，振动荷载，静压荷载等。
4.1道路模拟荷载机械系统
如图3-1、3-4、3-5和3-7所示，道路模拟荷载机械系统3100由道路模拟荷载横梁3101，道路模拟荷载滑轮3102，第一气缸固定杆3103，第一液压推杆固定杆3104，第一液压推杆固定板3105，滚轮3106，滚轮连接杆3107组成，道路模拟荷载机械系统3100为道路模拟荷载的施加提供机械支撑和机械联动。
道路模拟荷载横梁3101为一钢制方杆，其两端与道路模拟荷载滑轮3102的钢板相连，下表面中心连接有第一气缸固定杆3103，道路模拟荷载横梁3101通过道路模拟荷载滑轮3102安装在两根支架下层滑道1202之间，道路模拟荷载横梁3101可以沿支架下层滑道1202水平移动，同时为道路模拟荷载提供竖直方向的反力。
道路模拟荷载滑轮3102结构与试样盒滑轮2202结构相同，为四个钢制小车，底部安装有三对滚轮3106，小车可在支架下层滑道1202的凹槽内滑动，道路模拟荷载滑轮3102上端焊接有一块矩形钢板，钢板与道路模拟荷载横梁3101的两端通过螺母连接，道路模拟荷载滑轮3102为道路模拟荷载施加部分3000的水平移动减少阻力。
第一气缸固定杆3103为一钢制方杆，两端焊接有矩形钢板，上端矩形钢板和道路模拟荷载横梁3101连接，下端矩形钢板和第一气缸3212连接，方杆侧面安装有第一液压推 杆固定杆3104的一端连接，第一气缸固定杆3103用于连接道路模拟荷载横梁3101和第一气缸3212，以及传递来自第一液压推杆3222的推力。
第一液压推杆固定杆3104为一钢制方杆，一端连接有一矩形钢板，钢板与第一气缸固定杆3103的侧面相连，另一端与第二拉压传感器0103的一端相连，第一液压推杆固定杆3104用于传递来自第一液压推杆3222的推力。第一液压推杆固定板3105为一钢制矩形板，前后两端各有一圆孔，可以穿过竖向支撑柱1101，通过螺母固定在竖向支撑柱1101上，第一液压推杆固定板3105位于试样盒部分2000的右侧，上表面安装有第一液压推杆3222，第一液压推杆固定板3105用于固定第一液压推杆3222并提供反力。
滚轮3106为一个根据试验要求制作的小型模型轮胎，其轴与滚轮连接杆3107的一端相连，滚轮3106可以在路面模型2123上表面滚动，对路面模型2123施加荷载。滚轮连接杆3107为一钢制圆杆，下端与滚轮3106的轴相连，上端与第一拉压传感器0102的一端相连，滚轮连接杆3107用于固定滚轮3106以及传递来自第一气缸3212的压力。
4.2道路模拟荷载动力系统
如图3所示，道路模拟荷载动力系统3200由道路模拟荷载气动模块3210和道路模拟荷载液压模块3220两个模块组成，道路模拟荷载动力系统3200用于在道路模拟荷载中提供气压动力和液压动力。
4.2.1道路模拟荷载气动模块
如图3-2所示，道路模拟荷载气动模块3210由第一空气压缩机3211，第一气缸3212，第一气压调压阀a3213a，第一气压调压阀b3213b，第一电磁阀3214，第一电气比例阀3215，第一PLC控制器3216，第一气压三通接头a3217a和第一气压三通接头b3217b组成，道路模拟荷载气动模块3210用于为道路模拟荷载试验提供气动力，以及控制荷载的施加方式。
第一空气压缩机3211为空气压缩机的标准件，第一空气压缩机3211的输出端与第一气压三通接头a3217a的输入端相连，第一空气压缩机3211用于为第一气缸3212提供所需的气压。第一气缸3212为气缸标准件，底端固定在第一气缸固定杆3103下端的钢板上，推杆与第一拉压传感器0102的一端相连，第一气缸3212用于带动滚轮3106对路面模型2123施加荷载。
第一气压调压阀a3213a和第一气压调压阀b3213b为两个气压比例阀的标准件，其输入端分别与第一气压三通接头a3217a的输出端相连，第一气压调压阀a3213a的输出端与第一电磁阀3214的输入端相连，第一气压调压阀b3213b的输出端与第一电气比例阀3215的输入端相连，第一气压调压阀a3213a和第一气压调压阀b3213b的电路部分与第一PLC控制器3216相连，第一气压调压阀a3213a通过第一PLC控制器3216控制第一气缸3212冲击荷载和振动荷载的大小，第一气压调压阀b3213b通过第一PLC控制器3216控制第一气缸3212静压荷载的大小。
第一电磁阀3214为气动电磁阀的标准件，其气路输入端与第一气压调压阀a3213a的输出端相连，一个输出端与第一气缸3212的前端的接口相连，另一个输出端与第一气压三通接头b3217b的一个接口相连，电路部分与第一PLC控制器3216相连，第一电磁阀3214通过第一PLC控制器3216控制第一气缸3212推杆的伸缩，实现冲击荷载和振动荷载。
第一电气比例阀3215为电气比例阀的标准件，其气路输入端与第一气压调压阀b3213b的输出端相连，输出端与第一气压三通接头b3217b的一个接口相连，电路部分与第一PLC控制器3216相连，第一电气比例阀3215通过第一PLC控制器3216控制第一气缸3212推力的大小，从而实现可变化静荷载。
第一PLC控制器3216为PLC控制器的标准件，带有模拟量输入，继电输出和晶体管输出功能，其继电输出部分连接第一电磁阀3214，第一液压站3221和第一液压电磁换向阀3223，晶体管输出部分连接第一电气比例阀3215，第一气压调压阀a3213a，第一气压调压阀b3213b和第一电液比例调速阀3224的电路部分，模拟量输入连接第一液压缸行程传感器3225的电路部分，第一PLC控制器3216用于控制第一气缸3212施加荷载的方式和大小，以及第一液压推杆3222的推杆伸缩的速度和行程。
第一气压三通接头a3217a和第一气压三通接头b3217b为气动接头的标准件，第一气压三通接头a3217a的三个接头分别连接第一空气压缩机3211的输出端，第一气压调压阀a3213a的输入端和第一气压调压阀b3213b的输入端，第一气压三通接头b3217b的三个接头分别连接第一电磁阀3214的一个输出端，第一电气比例阀3215的一个输出端和第一气缸3212的底端接口，第一气压三通接头a3217a和第一气压三通接头b3217b用于将第一电磁阀3214和第一电气比例阀3215并联，共同控制第一气缸3212。
4.2.2道路模拟荷载液压模块
如图3-3所示，道路模拟荷载液压模块3220由第一液压站3221，第一液压推杆3222，第一液压电磁换向阀3223，第一电液比例调速阀3224和第一液压缸行程传感器3225组成，道路模拟荷载液压模块3220用于推动第一气缸固定杆3103水平方向移动，从而带动滚轮3106的移动，来模拟车轮的滚动。
第一液压站3221为液压站的标准件，其输出端连接第一电液比例调速阀3224的输入端，电磁开关连接第一PLC控制器3216，通过第一PLC控制器3216控制第一液压站3221的开关，第一液压站3221用于为第一液压推杆3222提供液压动力。
第一液压推杆3222为长程液压推杆的标准件，尾端安装在第一液压推杆固定板3105上，推杆的顶端与第二拉压传感器0103的一端相连，第一液压推杆3222内部安装有配套的第一液压缸行程传感器3225，第一液压缸行程传感器3225的磁环部分安装在第一液压推杆3222内部的推杆上，第一液压推杆3222的两个油路接口与第一液压电磁换向阀3223的两个输出端相连，第一液压推杆3222用于推动第一气缸固定杆3103水平反方移动，从而带动滚轮3106的移动。
第一液压电磁换向阀3223为液压电磁换向阀的标准件，其输入端与第一电液比例调速阀3224的输出端相连，输出端的两个接口与第一液压推杆3222的两个接口相连，电路部分与第一PLC控制器3216相连，第一液压电磁换向阀3223用于实现第一液压推杆3222伸缩的转换。
第一电液比例调速阀3224为电液比例调速阀的标准件，其输入端与第一液压站3221的输出端相连，输出端与第一液压电磁换向阀3223的输入端相连，电路部分与第一PLC控制器3216相连，第一电液比例调速阀3224用于调节第一液压推杆3222伸缩的速度。
第一液压缸行程传感器3225为一种液压缸内置的行程传感器标准件，与第一液压推杆3222配套，其电磁环部分安装在第一液压推杆3222内部，随第一液压推杆3222的推 杆移动而移动，记录推杆移动的距离，通过导线传出位置信号，第一液压缸行程传感器3225的信号输出端连接第一PLC控制器3216的模拟量输入部分，第一液压缸行程传感器3225用于采集第一液压推杆3222的推杆移动距离，并传回到第一PLC控制器3216。
工作原理：道路模拟荷载施加部分3000用于施加道路模拟荷载，通过第一PLC控制器3216设置第一气压调压阀a3213a和第一气压调压阀b3213b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，设置第一电磁阀3214可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第一电气比例阀3215可完成变化的静压荷载，根据试验要求可以设置出不同形式和大小的荷载，通过第一PLC控制器3216设置第一液压电磁换向阀3223和第一电液比例调速阀3224可以实现第一液压推杆3222的水平方向的移动。道路模拟荷载气动模块3210实现竖向方向的荷载，道路模拟荷载液压模块3220实现水平方向的移动，两个模块相互配合可以对路面施加多种形式的荷载。
5竖向荷载施加部分
如图4-0所示，本发明的竖向荷载施加部分4000由竖向荷载机械系统4100和竖向荷载动力系统4200组成，竖向荷载施加部分4000用于进行竖向的荷载试验，如竖向冲击荷载，竖向静压荷载等。
5.1竖向荷载机械系统
如图4-1和4-4所示，本发明的竖向荷载机械系统4100由竖向荷载横梁4101，竖向荷载滑轮4102，竖向荷载滑轮限位孔4103，竖向荷载限位螺栓4104，竖向荷载承压板4105，第二气缸固定杆4106和第二液压缸固定杆4107组成，竖向荷载机械系统4100为竖向荷载的施加提供机械支撑和机械联动。
竖向荷载横梁4101为一钢制方杆，其两端与竖向荷载滑轮4102的钢板相连，下表面中心按试验要求连接有第二气缸固定杆4106或第二液压缸固定杆4107，竖向荷载横梁4101通过竖向荷载滑轮4102安装在两根支架下层滑道1202之间，竖向荷载横梁4101可以沿支架下层滑道1202水平移动，同时为竖向荷载提供竖直方向的反力。
竖向荷载滑轮4102结构与试样盒滑轮2202结构相同，为四个钢制小车，底部安装有三对滚轮3106，小车可在支架下层滑道1202的凹槽内滑动，竖向荷载滑轮4102上端焊接有一块矩形钢板，钢板与竖向荷载横梁4101的两端通过螺母连接，竖向荷载滑轮4102用于竖向荷载施加部分4000的水平移动。
竖向荷载滑轮限位孔4103同试样盒滑轮限位孔2204结构相同，为两个圆形通孔，位于竖向荷载滑轮4102的侧面，通过竖向荷载限位螺栓4104可以将竖向荷载滑轮4102固定在支架下层滑道1202上，防止竖向荷载施加部分4000的水平移动。
竖向荷载限位螺栓4104同试样盒限位螺栓2205结构相同，为钢制螺栓标准件，可以穿过试样竖向荷载滑轮限位孔4103和支架滑道限位孔1203，将竖向荷载滑轮4102和支架下层滑道1202固定在一起，防止竖向荷载施加部分4000的水平移动。竖向荷载承压板4105为一块钢制硬板，尺寸略小于上直剪盒2111和试样箱2121内部尺寸，其上表面中心焊接有一钢制圆杆，圆杆上端连接第三拉压传感器0104的一端，圆杆用于传递来自第二气缸4212或第二液压缸4222的荷载，竖向荷载承压板4105用于将来自第二气缸4212或第二液压缸4222的荷载传递到试样盒部分2000。
第二气缸固定杆4106为钢制硬杆，两端焊接有矩形钢板，上端矩形钢板和竖向荷载 横梁4101连接，下端矩形钢板和第二气缸4212连接，第二气缸固定杆4106用于连接竖向荷载横梁4101和第二气缸4212。第二液压缸固定杆4107为钢制硬杆，两端焊接有矩形钢板，上端矩形钢板和竖向荷载横梁4101连接，下端矩形钢板和第二液压缸4222连接，第二液压缸固定杆4107用于连接竖向荷载横梁4101和第二液压缸4222。
5.2竖向荷载动力系统
竖向荷载动力系统4200由竖向荷载气动模块4210和竖向荷载液压模块4220两个模块组成，竖向荷载动力系统4200为竖向荷载试验提供气动力和液压动力。
5.2.1竖向荷载气动模块
如图4-2所示，竖向荷载气动模块4210由第二空气压缩机4211，第二气缸4212，第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b，第二电磁阀4214，第二电气比例阀4215，第二PLC控制器4216，第二气压三通接头a4217a和第二气压三通接头b4217b组成，竖向荷载气动模块4210为竖向荷载试验提供较低荷载的气动力，以及控制荷载的施加方式。
第二空气压缩机4211为空气压缩机的标准件，第二空气压缩机4211的输出端与第二气压三通接头a4217a的输入端相连，第二空气压缩机4211用于为第二气缸4212提供所需的气压。
第二气缸4212为气缸标准件，底端固定在第二气缸固定杆4106下端的钢板上，推杆与第三拉压传感器0104的一端相连，第二气缸4212用于对试样箱2121部分施加竖向的冲击荷载，静压荷载和振动荷载。
第二气压调压阀a4213a和第二气压调压阀b4213b为两个气压比例阀的标准件，其输入端分别与第二气压三通接头a4217a的输出端相连，第二气压调压阀a4213a的输出端与第二电磁阀4214的输入端相连，第二气压调压阀b4213b的输出端与第二电气比例阀4215的输入端相连，第二气压调压阀a4213a和第二气压调压阀b4213b的电路部分与第二PLC控制器4216相连，第二气压调压阀a4213a通过第二PLC控制器4216控制第二气缸4212冲击荷载和振动荷载的大小，第二气压调压阀b4213b通过第二PLC控制器4216控制第二气缸4212静压荷载的大小。
第二电磁阀4214为气动电磁阀的标准件，其气路输入端与第二气压调压阀a4213a的输出端相连，一个输出端与第二气缸4212的前端的接口相连，另一个输出端与第二气压三通接头b4217b的一个接口相连，电路部分与第二PLC控制器4216相连，第二电磁阀4214通过第二PLC控制器4216控制第二气缸4212推杆的伸缩，实现冲击荷载和振动荷载。
第二电气比例阀4215为电气比例阀的标准件，其气路输入端与第二气压调压阀b4213b的输出端相连，输出端与第二气压三通接头b4217b的一个接口相连，电路部分与第二PLC控制器4216相连，第二电气比例阀4215通过第二PLC控制器4216控制第二气缸4212推力的大小，从而实现可变化静荷载。
第二PLC控制器4216为PLC控制器的标准件，带有模拟量输入，继电输出和晶体管输出功能，其继电输出部分连接第二电磁阀4214，第二液压站4221和第二液压电磁换向阀4223，晶体管输出部分连接第二电气比例阀4215，第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b和第二电液比例调速阀4224的电路部分，模拟量输入连接第二液压缸行程传感器4225的电路部分，第二PLC控制器4216用于控制第二气缸4212施加荷载的方 式和大小，以及第二液压缸4222的推杆伸缩的速度和行程。
第二气压三通接头a4217a和第二气压三通接头b4217b为气动接头的标准件，第二气压三通接头a4217a的三个接头分别连接第二空气压缩机4211的输出端，第二气压调压阀a4213a的输入端和第二气压调压阀b4213b的输入端，第二气压三通接头b4217b的三个接头分别连接第二电磁阀4214的一个输出端，第二电气比例阀4215的一个输出端和第二气缸4212的底端接口，第二气压三通接头a4217a和第二气压三通接头b4217b用于将第二电磁阀4214和第二电气比例阀4215并联，共同控制第二气缸4212。
5.2.2竖向荷载液压模块
如图4-3所示，竖向荷载液压模块4220由第二液压站4221，第二液压缸4222，第二液压电磁换向阀4223，第二电液比例调速阀4224，第二液压缸行程传感器4225和第三PLC控制器5206组成，竖向荷载液压模块4220用于提供较大的竖向冲击荷载，振动荷载和静压荷载。
第二液压站4221为液压站的标准件，其输出端连接第二电液比例调速阀4224的输入端，电磁开关连接第二PLC控制器4216，通过第二PLC控制器4216控制第二液压站4221的开关，第二液压站4221用于为第二液压缸4222提供液压动力。
第二液压缸4222为液压缸的标准件，尾端安装在第二液压缸固定杆4107底端的钢板上，推杆的顶端与第三拉压传感器0104的一端相连，第二液压缸4222内部安装有配套的第二液压缸行程传感器4225，第二液压缸行程传感器4225的磁环部分安装在第二液压缸4222内部的推杆上，第二液压缸4222的两个油路接口与第二液压电磁换向阀4223的两个输出端相连，第二液压缸4222用于对试样箱2121部分施加较大的竖向冲击荷载，静压荷载和振动荷载。
第二液压电磁换向阀4223为液压电磁换向阀的标准件，其输入端与第二电液比例调速阀4224的输出端相连，输出端的两个接口与第二液压缸4222的两个接口相连，电路部分与第二PLC控制器4216相连，第二液压电磁换向阀4223用于实现第二液压缸4222伸缩的转换。
第二电液比例调速阀4224为电液比例调速阀的标准件，其输入端与第二液压站4221的输出端相连，输出端与第二液压电磁换向阀4223的输入端相连，电路部分与第二PLC控制器4216相连，第二电液比例调速阀4224用于调节第二液压缸4222伸缩的速度。
第二液压缸行程传感器4225为一种液压缸内置的行程传感器标准件，与第二液压缸4222配套，其电磁环部分安装在液压推杆2内部，随第二液压缸4222的推杆移动而移动，记录推杆移动的距离，通过导线传出位置信号，第二液压缸行程传感器4225的信号输出端连接第二PLC控制器4216的模拟量输入部分，第二液压缸行程传感器4225用于采集液压推杆2的推杆移动距离，并传回到第二PLC控制器4216。
工作原理：竖向荷载施加部分4000用于施加竖向的荷载，竖向荷载气动模块4210用于施加气动力较小的竖向荷载，通过第二PLC控制器4216设置第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，通过第二PLC控制器4216设置第二电磁阀4214可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第二电气比例阀4215可完成变化的静压荷载，根据试验要求设置荷载的形式和大小，竖向荷载液压模块4220用于施加较大的竖向荷载，通过第二PLC控制器4216设置第二电液比例调速阀4224的输出液压， 来控制竖向荷载的大小，通过第二PLC控制器4216设置第二液压电磁换向阀4223可以实现第二液压缸4222推杆的升降。
6水平荷载施加部分
如图5-0至5-2所示，本发明的水平荷载施加部分5000由水平荷载机械系统5100和水平荷载动力系统5200两个系统组成，水平荷载施加部分5000用于直剪试验中提供水平方向的荷载。
6.1水平荷载机械系统
如图5-1所示，水平荷载机械系统5100由第三液压缸固定板5101和水平荷载承压板5102组成，水平荷载机械系统5100为水平荷载的施加提供机械支撑和机械联动。
第三液压缸固定板5101为一钢制矩形板，前后两端各有一圆孔，可以穿过竖向支撑柱1101，通过螺母固定在竖向支撑柱1101上，第三液压缸固定板5101位于试样盒部分2000的右侧，上表面安装有第三液压缸5202，第三液压缸固定板5101用于固定第三液压缸5202并提供反力。
水平荷载承压板5102为一块钢制硬板，位于下直剪盒2112的右侧，其表面与下直剪盒2112右表面接触，其右表面中心焊接有一钢制圆杆，圆杆顶端连接第四拉压传感器0105的一端，圆杆用于传递来自第三液压缸5202的荷载，竖向荷载承压板4105用于将来自第三液压缸5202的荷载传递到下直剪盒2112。
6.2水平荷载动力系统
如图5-2所示，水平荷载动力系统5200由第三液压站5201，第三液压缸5202，第三液压电磁换向阀5203，第三电液比例调速阀5204，第三液压缸行程传感器5205和第三PLC控制器5206组成，水平荷载动力系统5200为直剪试验提供液压动力。
第三液压站5201为液压站的标准件，其输出端连接第三电液比例调速阀5204的输入端，电磁开关连接第三PLC控制器5206，通过第三PLC控制器5206控制第三液压站5201的开关，第三液压站5201用于为第三液压缸5202提供液压动力。
第三液压缸5202为液压缸的标准件，安装在第三液压缸固定板5101的上表面上，推杆的顶端与第四拉压传感器0105的一端相连，第三液压缸5202内部安装有配套的第三液压缸行程传感器5205，第三液压缸行程传感器5205的磁环部分安装在第三液压缸5202内部的推杆上，第三液压缸5202的两个油路接口与第三液压电磁换向阀5203的两个输出端相连，第三液压缸5202用于对下直剪盒2112施加较大的水平方向的荷载。
第三液压电磁换向阀5203为液压电磁换向阀的标准件，其输入端与第三电液比例调速阀5204的输出端相连，输出端的两个接口与第三液压缸5202的两个接口相连，电路部分与第三PLC控制器5206相连，第三液压电磁换向阀5203用于实现第三液压缸5202伸缩的转换。
第三电液比例调速阀5204为电液比例调速阀的标准件，其输入端与第三液压站5201的输出端相连，输出端与第三液压电磁换向阀5203的输入端相连，电路部分与第三PLC控制器5206相连，第三电液比例调速阀5204用于调节第三液压缸5202伸缩的速度，来控制直剪试验的剪切速率。
第三液压缸行程传感器5205为一种液压缸内置的行程传感器标准件，与第三液压缸5202配套，其电磁环部分安装在液压推杆内部，随第三液压缸5202的推杆移动而移动， 记录推杆移动的距离，通过导线传出位置信号，第三液压缸行程传感器5205的信号输出端连接第三PLC控制器5206的模拟量输入部分，第三液压缸行程传感器5205用于采集液压推杆的推杆移动距离，并传回到第三PLC控制器5206。
第三PLC控制器5206为PLC控制器的标准件，带有模拟量输入，继电输出和晶体管输出功能，其继电输出部分连接第三液压站5201和第三液压电磁换向阀5203，晶体管输出部分连接第三电液比例调速阀5204的电路部分，模拟量输入连接第三液压缸行程传感器5205的电路部分，第三PLC控制器5206用于控制第三液压缸5202的推杆伸缩的荷载，速度和行程的大小。
工作原理：水平荷载施加部分5000用提供水平方向的荷载来进行直剪试验，第三PLC控制器5206可以设置第三电液比例调速阀5204的输出液压和第三液压缸5202的伸缩速率，来控制剪切速率。
7吊装部分
如图6-0和图6-4所示，本发明的吊装部分6000由吊装机械系统6100和吊装动力系统6200两个系统组成，吊装部分6000用于起吊和搬运设备中的大型零件，减少试验人员的体力劳动。
7.1吊装机械系统
如图6-1所示，吊装机械系统6100由吊装横梁6101，吊装支柱6102，定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c，动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d，承力杆6105，钢丝绳6106，钢丝绳固定孔6107，电动葫芦安装孔6108，吊装滑轮6109和第四液压推杆固定板6110组成，吊装机械系统6100为吊装提供支撑，固定和传动作用。
吊装横梁6101为钢制横梁，横梁的两端焊接在吊装支柱6102的顶端，下表面设置有钢丝绳固定孔6107和电动葫芦安装孔6108，中心安装有定滑轮a6103a，定滑轮b6103b和定滑轮c6103c，上表面安装有电动葫芦6211，吊装横梁6101用于固定安装定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c和电动葫芦6211。
吊装支柱6102为两根钢制支柱，顶端与吊装横梁6101的两端焊接在一起，底端与吊装滑轮6109连接在一起，吊装支柱6102可随吊装滑轮6109在支架上层滑道1201中水平滑动，吊装支柱6102为吊装提供竖向的支撑。
定滑轮a6103a，定滑轮b6103b和定滑轮c6103c为定滑轮的标准件，其固定端并排安装在吊装横梁6101的下表面，定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c和动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d组成一个滑轮组提高电动葫芦6211的荷载能力。
动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c和动滑轮d6104d为动滑轮的标准件，动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d和定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c通过钢丝绳6106组成滑轮组，动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c和动滑轮d6104d下端为钢制拉环，四个拉环中穿过承力杆6105，用于连接吊装的重物。
钢丝绳6106为标准件，钢丝绳6106穿过定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c和动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d，其一端穿过电动葫芦 安装孔6108安装在电动葫芦6211的滚轮3106上，另一端连接在数显拉力计6213的下端，钢丝绳6106用于传递来自电动葫芦6211的拉力。
钢丝绳固定孔6107为一钢制圆环，上端焊接在吊装横梁6101的下表面，圆环中固定数显拉力计6213的上端，钢丝绳固定孔6107用于固定数显拉力计6213和钢丝绳6106的一端。
电动葫芦安装孔6108为一圆形通孔，内径大于钢丝绳6106外径，电动葫芦6211的出绳处对准电动葫芦安装孔6108，钢丝绳6106穿过电动葫芦安装孔6108连接到动滑轮d6104d上。
吊装滑轮6109与试样盒滑轮2202的结构相同，为四个钢制小车，底部安装有三对滚轮3106，小车可在支架上层滑道1201的凹槽内滑动，吊装滑轮6109上端焊接有一块矩形钢板，钢板与吊装支柱6102的底端焊接在一起，吊装滑轮6109用于吊装部分6000的水平移动。
第四液压推杆固定板6110为一钢制矩形板，前后两端各有一圆孔，可以穿过竖向支撑柱1101，通过螺母固定在竖向支撑柱1101上，第一液压推杆固定板3105位于试样盒部分2000的右侧，上表面安装有第一液压推杆3222，第四液压推杆固定板6110用于固定第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b并提供反力。
7.2吊装动力系统
吊装动力系统6200由吊装电动模块6210和吊装液压模块6220两个模块组成，吊装动力系统6200为吊装提供电动拉力和水平的液压推力。
7.2.1吊装电动模块
如图6-2所示，吊装电动模块6210由电动葫芦6211，电动葫芦控制器6212和数显拉力计6213组成，吊装电动模块6210为吊装提供竖向的拉力。
电动葫芦6211为标准件，安装在吊装横梁6101的上表面，滚筒与钢丝绳6106的一端连接，电动葫芦6211提供电动拉力。电动葫芦控制器6212为电动葫芦6211配套的控制器，可以控制电动葫芦6211滚筒的正转与反转，从而控制动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c和动滑轮d6104d的升降，电动葫芦控制器6212用于控制电动葫芦6211的工作。
数显拉力计6213为标准件，上端安装在钢丝绳固定孔6107中，下端与钢丝绳6106的一端连接，数显拉力计6213用于显示钢丝绳6106的拉力，放置拉力超过钢丝绳6106承载能力或电动葫芦6211的承载能力。
7.2.2吊装液压模块
如图6-3和图6-5所示，吊装液压模块6220由第四液压站6221，第四液压推杆a6222a，第四液压推杆b6222b，第四液压电磁换向阀6223，第四电液比例调速阀6224，第四液压缸行程传感器a6225a，第四液压缸行程传感器b6225b，第四PLC控制器6226，液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b组成，吊装液压模块6220为吊装提供水平方向的推力。
第四液压站6221为液压站的标准件，其输出端连接第四电液比例调速阀6224的输入端，电磁开关连接第四PLC控制器6226，通过第四PLC控制器6226控制第四液压站6221的开关，第四液压站6221用于为第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b提供 液压动力。
第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b为长程液压缸的标准件，安装在第四液压推杆固定板6110的上表面上，第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b内部分别安装有配套的第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b，第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b的磁环部分分别安装在第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b内部的推杆上，第四液压推杆a6222a的两个油路接口分别与液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b一个接口相连，第四液压推杆b6222b的两个油路接口分别与液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b剩下的一个接口相连，第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b用于推动吊装部分6000水平移动。
第四液压电磁换向阀6223为液压电磁换向阀的标准件，其输入端与第四电液比例调速阀6224的输出端相连，输出端的两个接口分别与液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b的一个接口相连，电路部分与第四PLC控制器6226相连，第四液压电磁换向阀6223用于实现第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b伸缩的转换。
第四电液比例调速阀6224为电液比例调速阀的标准件，其输入端与第四液压站6221的输出端相连，输出端与第四液压电磁换向阀6223的输入端相连，电路部分与第四PLC控制器6226相连，第四电液比例调速阀6224用于调节第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b伸缩的速度。
第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b为一种液压缸内置的行程传感器标准件，与第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b配套，其电磁环部分分别安装在第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b的内部，随推杆移动而移动，记录推杆移动的距离，通过导线传出位置信号，第四液压缸行程传感器的信号输出端连接第四PLC控制器6226的模拟量输入部分，第四液压缸行程传感器用于采集第四液压推杆的推杆移动距离，并传回到第四PLC控制器6226。
第四PLC控制器6226为PLC控制器的标准件，带有模拟量输入，继电输出和晶体管输出功能，其继电输出部分连接第四液压站6221和第四液压电磁换向阀6223，晶体管输出部分连接第四电液比例调速阀6224的电路部分，模拟量输入连接第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b的电路部分，第四PLC控制器6226用于控制第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b的推杆伸缩，速度和行程的大小。
液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b为标准件液压接头，液压三通接头a6227a三个接头分别连接第四液压推杆a6222a尾端接口，第四液压推杆b6222b尾端接口和第四液压电磁换向阀6223的一个输出接口，液压三通接头b6227b三个接头分别连接第四液压推杆a6222a前端接口，第四液压推杆b6222b前端接口和第四液压电磁换向阀6223的另一个输出接口，液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b用于分离油路，使得第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b同步工作。
工作原理：吊装部分6000通过电动葫芦6211吊装重物，通过滑轮组提高电动葫芦6211的承载能力，通过第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b推动重物水平方向的移动，通过数显拉力计6213检测吊装部分6000的荷载，防止重物超过承载能力。
8自动压砂部分
如图7-0和图7-6所示，本发明的自动压砂部分7000由自动压砂机械系统7100，自 动压砂动力系统7200和自动压砂滑道系统7300三个系统组成，自动压砂部分7000用于土体压实试验。
8.1自动压砂机械系统
如图7-1所示，自动压砂机械系统7100由压砂板7101，压砂板固定杆7102，第三气缸安装板7103和步进电机连接杆7104组成，自动压砂机械系统7100用于支撑和连接作用。
压砂板7101为一块钢制方板，尺寸略小于试样盒系统2100尺寸，压砂板7101上表面四角焊接有压砂板固定杆7102，压砂板7101用于压实试样。
压砂板固定杆7102为四根钢制圆柱，下端焊接在压砂板7101的四角，上端分别与第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的推杆连接，压砂板固定杆7102用于连接第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c，第三气缸d7212d和压砂板7101，并传递来自第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的压力。
第三气缸安装板7103为一块钢制方板，下表面四角上安装有第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d，上表面焊接有步进电机连接杆7104，第三气缸安装板7103用于固定第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d。
步进电机连接杆7104为一根钢制圆柱，下端焊接在第三气缸安装板7103的中心，上端与步进电机7221的推杆相连，步进电机连接杆7104用于连接步进电机7221和第三气缸安装板7103。
8.2自动压砂动力系统
如图7-2所示，自动压砂动力系统7200由自动压砂气动模块7210和自动压砂电动模块7220两个模块组成，自动压砂动力系统7200为土体压实试验提供动力。
8.2.1自动压砂气动模块
如图7-3所示，自动压砂气动模块7210由第三空气压缩机7211，第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c，第三气缸d7212d，第三气压调压阀7213，第三电磁阀7214，第五PLC控制器7215，气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b组成，自动压砂气动模块7210为土体压实试验提供气动力。
第三空气压缩机7211为空气压缩机的标准件，第三空气压缩机7211的输出端与第三气压调压阀7213的输入端相连，第三空气压缩机7211用于为第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d提供所需的气压。
第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d为四个型号相同的气缸标准件，底端固定在第三气缸安装板7103的四角上，推杆与四根压砂板固定杆7102的上端相连，第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d用于带动压砂板7101的上下冲击或振动。
第三气压调压阀7213为气压比例阀的标准件，其输入端与第三空气压缩机7211的输出端相连，第三气压调压阀7213的输出端与第三电磁阀7214的输入端相连，第三气压调压阀7213的电路部分与第五PLC控制器7215相连，第三气压调压阀7213通过第五PLC控制器7215控制第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d 控制冲击荷载和振动荷载的大小。
第三电磁阀7214为气动电磁阀的标准件，其气路输入端与第三气压调压阀7213的输出端相连，两个输出端分别与气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b的输入端相连，电路部分与第五PLC控制器7215相连，第三电磁阀7214通过第五PLC控制器7215控制第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d推杆的伸缩，实现冲击荷载和振动荷载。
第五PLC控制器7215为PLC控制器的标准件，带有继电输出和晶体管输出功能，其继电输出部分连接第三电磁阀7214，晶体管输出部分连接第三气压调压阀7213的电路部分，第五PLC控制器7215用于控制第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d施加荷载的方式和大小。
气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b为气动接头的标准件，气压五通接头a7216a的五个接头分别连接第三电磁阀7214的一个输出端，第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的一个气路接口，气压五通接头b7216b的五个接头分别连接第三电磁阀7214另一个输出端，第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的另一个气路接口，气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b用于分离气路，使得第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的工作状态相同。
8.2.2自动压砂电动模块
如图7-4所示，自动压砂电动模块7220由步进电机7221，步进电机驱动器7222和步进电机控制器7223组成，自动压砂电动模块7220为土体压实试验提供电动推力。
步进电机7221为步进推杆的标准件，推杆底端与步进电机连接杆7104的上端相连，步进电机7221通过法兰盘固定在自动压砂横梁7301的横梁上，步进电机7221用于控制第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的升降，从而实现分层定量压实。
步进电机驱动器7222为与步进电机7221配套的标准件，电路部分连接在步进电机7221和步进电机控制器7223之间，步进电机驱动器7222用于驱动步进电机7221。
步进电机控制器7223为与步进电机7221配套的标准件，电路部分与步进电机驱动器7222相连，步进电机控制器7223用于控制步进电机7221的伸缩。
8.3自动压砂滑道系统
如图7-5所示，自动压砂滑道系统7300由自动压砂横梁7301，自动压砂滑轮7302，自动压砂滑轮限位孔7303和自动压砂限位螺栓7304组成，自动压砂滑道系统7300用于自动压砂部分7000的水平移动。
自动压砂横梁7301为一钢制横梁，两端与自动压砂滑轮7302的钢板通过螺栓连接，横梁中心有一圆形通孔，可以穿过步进电机7221的尾端，自动压砂横梁7301的下表面与步进电机7221通过法兰盘连接，自动压砂横梁7301用于固定步进电机7221以及提供反力。
自动压砂滑轮7302结构与试样盒滑轮2202结构相同，为四个钢制小车，底部安装有三对滚轮3106，小车可在支架下层滑道1202的凹槽内滑动，自动压砂滑轮7302上端焊接有一块矩形钢板，钢板与自动压砂横梁7301的两端通过螺栓连接，自动压砂滑轮7302 用于自动压砂部分7000的水平移动。
自动压砂滑轮限位孔7303同试样盒滑轮限位孔2204结构相同，为两个圆形通孔，位于自动压砂滑轮7302的侧面，通过自动压砂限位螺栓7304可以将自动压砂滑轮7302固定在支架下层滑道1202上，防止自动压砂部分7000的水平移动。
自动压砂限位螺栓7304同试样盒限位螺栓2205结构相同，为钢制螺栓标准件，可以穿过试样自动压砂滑轮限位孔7303和支架滑道限位孔1203，将自动压砂滑轮7302和支架下层滑道1202固定在一起，防止自动压砂部分7000的水平移动。
工作原理：自动压砂部分7000通过步进电机7221的推杆的升降控制每层试样的厚度，通过第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d带动压砂板7101对试样进行压实，由第五PLC控制器7215控制压实的荷载和频率。
9水位波动部分
如图8-0所示，本发明的水位波动部分8000由水位波动机械系统8100和水位波动动力系统8200组成，水位波动部分8000用于控制试样箱2121内水位升降，来模拟潮汐对试样的影响。
9.1水位波动机械系统
如图8-1和图8-3所示，水位波动机械系统8100由第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c，第一水箱d8101d，出水孔a8102a，出水孔b8102b，出水孔c8102c和出水孔d8102d组成，水位波动机械系统8100用于提供水位波动试验所需的用水。
第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d为圆形透明容器，底部分别开有出水孔a8102a，出水孔b8102b，出水孔c8102c和出水孔d8102d，第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d分别放置在液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d上，第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d用于提供水位波动试验所需的用水。
出水孔a8102a，出水孔b8102b，出水孔c8102c和出水孔d8102d为小型圆管，开口分别连接在第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d底部，另一端分别连接进水孔a2124a，进水孔b2124b，进水孔c2124c和进水孔d2124d。
9.2水位波动动力系统
如图8-2所示，水位波动动力系统8200由液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c，液压升降台d8201d，液压升降台控制器8202组成，水位波动动力系统8200用于控制试样盒部分2000内水位的升降。
液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d为标准件，通过液压升降台控制器8202控制平台升降，第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d放置在液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d上，液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d用于升降第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d。
液压升降台控制器8202为与液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d配套的标准件，用于控制液压升降台a8201a，液压升降台 b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d的升降。
工作原理：水位波动部分8000通过液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d的升降来控制第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d内的水位高低，从而控制试样盒部分2000内水位的高低。
10.干湿循环部分
如图9-0所示，本发明的干湿循环部分9000由干湿循环加水系统9100和干湿循环干燥系统9200两个系统组成，干湿循环部分9000用于模拟降雨和日晒，来试验干湿循环对试样的影响。
10.1干湿循环加水系统
如图9-1所示，干湿循环加水系统9100由第二水箱9101，抽水泵9102，抽水泵控制器9103，喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c，喷头d9104d，五通接头9105和喷头支架9106组成，干湿循环加水系统9100用于模拟降雨。
第二水箱9101为圆形容器，用于提供干湿循环加水系统9100所需的用水。抽水泵9102为电动抽水泵9102标准件，输入端通过水管连接在第二水箱9101底部，输出端连接五通接头9105的一个接口，由抽水泵控制器9103控制其工作的功率，抽水泵9102用于抽出第二水箱9101中的水，产生一定的水压。
抽水泵控制器9103为与抽水泵9102匹配的标准件，与抽水泵9102相连，用于控制抽水泵9102的工作功率。
喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d为标准件，通过喷头支架9106固定在试样箱2121的上方，输入端分别连接五通接头9105的一个接头，喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d用于模拟降雨，对试样箱2121内的试样进行加水。
五通接头9105为标件，其五个接头分别连接抽水泵9102输出端和喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c，喷头d9104d的输入端，五通接头9105用于分散水路，使喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d同步工作。
喷头支架9106为硬质支架，放置在试样箱2121外围，用于固定喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d。
10.2干湿循环干燥系统
如图9-2所示，干湿循环干燥系统9200由加热板9201，加热板支架9202和加热板控制器9203组成，干湿循环干燥系统9200用于模拟日晒，对试样进行干燥。
加热板9201为电热加热板9201标准件，由加热板支架9202固定在试样箱2121上方，通过加热板控制器9203控制其加热温度，加热板9201用于模拟太阳对试样进行加热。
加热板支架9202为硬质支架，放置在试样箱2121外围，用于固定加热板9201。加热板控制器9203为加热板9201配套的标准件，与加热板9201相连，用于控制加热板9201的加热温度。
工作原理：干湿循环部分9000通过喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d对试样进行喷水来模拟降雨，通过加热板9201对试样进行加热来模拟日晒，从而实现干湿循环。
11采集部分
如图10-0所示，本发明的采集部分0000由传感器采集系统0100和图像采集系统0200组成，采集部分0000用于采集试验过程中产生的各项数据。
11.1传感器采集系统
如图10-1所示，传感器采集系统0100由土压力传感器0101，第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104，第四拉压传感器0105和采集板0106组成，传感器采集系统0100用于测量试验过程中产生的数据并传输到计算机上。
土压力传感器0101为标准件，按试样要求埋置于试样箱2121的试样内，信号输出端与采集板0106相连，土压力传感器0101用于采集试样内部的压力。
第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104和第四拉压传感器0105为拉压传感器的标准件，第一拉压传感器0102连接在滚轮连接杆3107和第一气缸3212的推杆之间，第二拉压传感器0103连接在第一液压推杆固定杆3104和第一液压推杆3222之间，第三拉压传感器0104连接在竖向荷载承压板4105和第二气缸4212或第二液压缸4222之间，第四拉压传感器0105连接在水平荷载承压板5102和第三液压缸5202之间，第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104和第四拉压传感器0105的信号输出端连接在采集板0106上，第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104和第四拉压传感器0105用于采集第一气缸3212，第一液压推杆3222，第二气缸4212和第三液压缸5202所输出的压力。
采集板0106为标准件，其信号输入端与土压力传感器0101，第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104和第四拉压传感器0105相连，输出端与计算机相连，采集板0106用于采集各个传感器测量的数据。
11.2图像采集系统
如图10-2所示，本发明的图像采集系统0200由DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c，DIC摄像头d0201d和摄像头支架0202组成，图像采集系统0200用于采集试验过程中试样的变化数据。
DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d为标准件，安装在摄像头支架0202上，放置在试样盒部分2000四周，信号输出部分连接计算机，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d用于拍摄试样盒部分2000内的试样变化，并传回计算机。
摄像头支架0202为硬质支架，放置在试样盒部分2000外围，用于固定DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d。
工作原理：采集部分0000通过各个传感器和摄像头记录试验数据，土压力传感器0101测量试验内部压力，第一拉压传感器0102，第二拉压传感器0103，第三拉压传感器0104和第四拉压传感器0105测量与其相连部分的荷载，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
本发明的基于液气联动系统的多功能交通荷载试验方法的具体工作流程：
本发明装置可以进行土体压实试验，竖向气动荷载，竖向液压荷载试验，直剪试验，道路荷载模拟试验，水位波动试验和干湿循环试验。
1.土体压实试验
1.1安装：
按图7-7和图7-8连接电路和气路。
第一步：将自动压砂滑轮7302安装在自动压砂横梁7301的两端，将步进电机7221安装在自动压砂横梁7301的下表面的中心，将步进电机连接杆7104安装在步进电机7221的推杆上。
第二步：将第三气缸安装板7103安装在步进电机连接杆7104的底端，将第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d安装在第三气缸安装板7103的四角，将四根压砂板固定杆7102安装在第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的推杆底端，将压砂板7101安装在四根压砂板固定杆7102的底端。
第三步：用导气管依次连接第三空气压缩机7211，第三气压调压阀7213和第三电磁阀7214，将第三电磁阀7214两个输出端与气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b的输入端相连，将气压五通接头a7216a和气压五通接头b7216b的四个输出端分别与第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d四个气缸的两个接头相连。
第四步：将第三空气压缩机7211，第三气压调压阀7213和第三电磁阀7214的电路部分与第五PLC控制器7215相连，用导线依次连接步进电机7221，步进电机驱动器7222和步进电机控制器7223。
第五步：将自动压砂滑轮7302安装在支架下层滑道1202的凹槽中，滑动到试样盒部分2000正上方时，将自动压砂限位螺栓7304穿过自动压砂滑轮限位孔7303和支架滑道限位孔1203，用螺母固定。
1.2试验过程：
以压实试样箱2121内的试样为例。
第一步：通过第五PLC控制器7215设置第三气压调压阀7213的大小，来控制压实过程中冲击荷载的大小，通过第五PLC控制器7215设置第三电磁阀7214的工作频率，来控制压实过程中冲击的频率。
第二步：通过第五PLC控制器7215打开第三空气压缩机7211使得第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d完全伸出，通过步进电机控制器7223使步进电机7221的推杆伸出，当压砂板7101接触到试样箱2121底面时关闭步进电机7221，记录下步进电机7221的伸出量。
第三步：按试验要求计算第一层试样的高度，将步进电机7221的推杆上升此高度，缩回第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d的推杆，向试样箱2121中加入第一层试样。
第四步：按预先的设置打开第五PLC控制器7215，第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d开始伸缩，带动压砂板7101对试样进行压实，当第三气缸a7212a，第三气缸b7212b，第三气缸c7212c和第三气缸d7212d伸出，压砂板7101的下表面刚好接触到试样表面时，第一层压实完成，其厚度为步进电机7221第一次上升的高度。
第五步：在第一层中按试验要求埋置土压力传感器0101，便于后续试验。
第六步：重复步骤三，步骤四和步骤五，直到所有试样层压实完成。
第七步：关闭第五PLC控制器7215，卸下自动压砂限位螺栓7304，将自动压砂部分7000移至别处便于对试样箱2121进行后续试验。
2.竖向气动荷载试验
2.1安装：
按图4-5和图4-7连接气路和电路。
第一步：将竖向荷载滑轮4102安装在竖向荷载横梁4101的两端，将第二气缸固定杆4106安装在竖向荷载横梁4101的下表面的中心，将第二气缸4212安装在第二气缸固定杆4106的下端。
第二步：将第三拉压传感器0104的一端安装在第二气缸4212的推杆上，将竖向荷载承压板4105安装在第三拉压传感器0104的另一端。
第三步：用导气管连接第二空气压缩机4211和第二气压三通接头a4217a，将第二气压三通接头a4217a的另两个接头与第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b的两个输入端相连，将第二气压调压阀a4213a的输出端与第二电磁阀4214的输入端相连，将第二电磁阀4214的一个输出端与第二气压三通接头b4217b的一个接口相连，将第二电磁阀4214的另一个接头与气缸的前端接头相连，将第二气压调压阀b4213b的输出端与第二电气比例阀4215的输入端相连，第二电气比例阀4215的输出端与第二气压三通接头b4217b的另一个接头相连，第二气压三通接头b4217b的第三个接头和第二气缸4212尾端的接头相连。
第四步：将第二空气压缩机4211，第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b，第二电磁阀4214，第二电气比例阀4215的电路部分与第二PLC控制器4216相连。
第五步：将竖向荷载滑轮4102安装在支架下层滑道1202的凹槽中，滑动到试样盒部分2000正上方时，将竖向荷载滑轮4102限位螺栓穿过竖向荷载滑轮限位孔4103和支架滑道限位孔1203，用螺母固定。
2.2试验过程：
第一步：按土体压实试验将试样装入试样箱2121中，用吊装部分6000将路面模型2123放置在试样上。
第二步：将第三拉压传感器0104和土压力传感器0101的信号输出端与采集板0106相连，在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第三步：通过第二PLC控制器4216设置第二气压调压阀a4213a，第二气压调压阀b4213b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，通过第二PLC控制器4216设置第二电磁阀4214可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第二电气比例阀4215可完成变化的静压荷载，根据试验要求设置荷载的形式和大小。
第四步：开始试验，通过第二PLC控制器4216打开第二空气压缩机4211，当第二电磁阀4214工作时，第二气缸4212开始伸缩，带动竖向荷载承压板4105对路面模型2123施加冲击荷载或者振动荷载，当第二电气比例阀4215工作时，第二气缸4212通过竖向荷载承压板4105对路面模拟施加静压荷载。第三拉压传感器0104测量每次荷载的大小，土压力传感器0101测量试样内部压力大小，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC 摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
第五步：试验结束，关闭第二PLC控制器4216，卸下竖向荷载限位螺栓4104，将竖向荷载施加部分4000移至别处便于对试样进行后续试验。
3.竖向液压荷载试验
3.1安装：
按图4-6和图4-8连接电路和油路。
第一步：将竖向荷载滑轮4102安装在竖向荷载横梁4101的两端，将第二液压缸固定杆4107安装在竖向荷载横梁4101的下表面的中心，将第二液压缸4222安装在第二液压缸固定杆4107的下端。
第二步：将第三拉压传感器0104的一端安装在第二液压缸4222的推杆上，将竖向荷载承压板4105安装在第三拉压传感器0104的另一端。
第三步：用油管依次连接第二液压站4221，第二电液比例调速阀4224和第二液压电磁换向阀4223，将第二液压电磁换向阀4223的两个输出端分别与第二液压缸4222的两个接头相连。
第四步：将第二液压站4221，第二电液比例调速阀4224，第二液压电磁换向阀4223和第二液压缸行程传感器4225的电路部分与第二PLC控制器4216相连。
第五步：将竖向荷载滑轮4102安装在支架下层滑道1202的凹槽中，滑动到试样盒部分2000正上方时，将竖向荷载滑轮4102限位螺栓穿过竖向荷载滑轮限位孔4103和支架滑道限位孔1203，用螺母固定。
3.2试验过程：
第一步：按土体压实试验将试样装入试样箱2121中，用吊装部分6000将路面模型2123放置在试样上。
第二步：将第三拉压传感器0104和土压力传感器0101的信号输出端与采集板0106相连，在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第三步：通过第二PLC控制器4216设置第二电液比例调速阀4224的输出液压，来控制竖向荷载的大小，通过第二PLC控制器4216设置第二液压电磁换向阀4223可以实现第二液压缸4222推杆的升降。
第四步：开始试验，通过第二PLC控制器4216打开第二液压站4221，控制第二液压电磁换向阀4223使得推杆伸出，通过竖向荷载承压板4105对试样进行较大竖向加载，第三拉压传感器0104测量荷载的大小，土压力传感器0101测量试样内部压力大小，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
第五步：试验结束，关闭第二PLC控制器4216，卸下竖向荷载限位螺栓4104，将竖向荷载施加部分4000移至别处便于对试样进行后续试验。
4.直剪试验
4.1安装：
按图5-3和图5-4连接电路和油路。
第一步：在底板1102上安装试样盒滑道2201，将试样盒滑轮2202放入试样盒滑道2201的凹槽内，用吊装部分6000将下直剪盒2112吊运到试样盒滑轮2202上方，用螺栓将试样盒滑轮2202和下直剪盒2112连接起来，将下直剪盒2112滑动到合适位置，将试样盒限位螺栓2205穿过试样盒滑道限位孔2203和试样盒滑轮限位孔2204，用螺母固定。
第二步：用吊装部分6000将上直剪盒2111吊运到下直剪盒2112的上方，将上直剪盒2111放置在下直剪盒2112上，将上直剪盒固定杆2113安装在底板1102上，将上直剪盒固定板2114穿过上直剪盒2111固定在上直剪盒固定杆2113上端。
第三步：在竖向支撑柱1101上安装第三液压缸固定板5101，将第三液压缸5202安装在安装第三液压缸固定板5101的上表面，将第四拉压传感器0105的一端安装在第三液压缸5202的推杆上，将水平荷载承压板5102安装在第四拉压传感器0105的另一端。
第四步：用油管依次连接第三液压站5201，第三电液比例调速阀5204和第三液压电磁换向阀5203，将第三液压电磁换向阀5203的两个输出端分别与第三液压缸5202的两个接头相连。
第五步：将第三液压站5201，第三电液比例调速阀5204，第三液压电磁换向阀5203和第三液压缸行程传感器5205的电路部分与第三PLC控制器5206相连。
4.2试验过程：
第一步：按土体压实试验方法，将试样装在上直剪盒2111和下直剪盒2112内，并埋置相应的土压力传感器0101，将土压力传感器0101和第四拉压传感器0105的信号输出端与采集板0106相连，在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第二步：卸下试样盒限位螺栓2205，通过第三PLC控制器5206设置第三电液比例调速阀5204的输出液压和第三液压缸5202的伸缩速率。
第三步：开始试验，按竖向液压荷载试验方法，对试样施加竖向的液压荷载，通过第三PLC控制器5206打开第三液压站5201，控制第三液压电磁换向阀5203使得推杆伸出，通过水平荷载承压板5102对下直剪盒2112进行较大的水平液压荷载，下直剪盒2112发生相对移动，由第三液压缸行程传感器5205记录下直剪盒2112的位移大小，第四拉压传感器0105测量荷载的大小，土压力传感器0101测量试样内部压力大小，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
第四步：试验结束，关闭第三PLC控制器5206。
5.道路荷载模拟试验
5.1安装：
按图3-8，图3-9和图3-10连接电路，气路和油路。
第一步：将道路模拟荷载滑轮3102安装在道路模拟荷载横梁3101的两端，将道路模拟荷载滑轮3102安装在支架下层滑道1202的凹槽中，将第一气缸固定杆3103安装在道路模拟荷载横梁3101的下表面的中心，将第一气缸3212安装在第一气缸固定杆3103的下端，在竖向支撑柱1101上安装第一液压推杆固定板3105，将第一液压推杆3222安装在第一液压推杆固定板3105的上表面，将第二拉压传感器0103的一端安装在第一液压推杆3222的推杆上，将第一液压推杆固定杆3104安装在第二拉压传感器0103的另一端， 将第一液压推杆固定杆3104与第一气缸固定杆3103的侧面连接，将第一拉压传感器0102的一端与第一气缸3212的推杆相连，第一拉压传感器0102的另一端与滚轮连接杆3107相连，将滚轮3106安装在滚轮连接杆3107的底端。
第二步：用导气管连接第一空气压缩机3211和第一气压三通接头a3217a，将第一气压三通接头a3217a另两个接头与第一气压调压阀a3213a，第一气压调压阀b3213b的两个输入端相连，将第一气压调压阀a3213a的输出端与第一电磁阀3214的输入端相连，将第一电磁阀3214的一个输出端与第一气压三通接头b3217b的一个接口相连，将第一电磁阀3214的另一个接头与气缸的前端接头相连，将第一气压调压阀b3213b的输出端与第一电气比例阀3215的输入端相连，第一电气比例阀3215的输出端与第一气压三通接头b3217b的另一个接头相连，第一气压三通接头b3217b的第三个接头和第一气缸3212尾端的接头相连。
第三步：用油管依次连接第一液压站3221，第一电液比例调速阀3224和第一液压电磁换向阀3223，将第一液压电磁换向阀3223的两个输出端分别与第一液压推杆3222的两个接头相连。
第三步：将第一空气压缩机3211，第一气压调压阀a3213a，第一气压调压阀b3213b，第一电磁阀3214，第一电气比例阀3215的电路部分与第一PLC控制器3216相连，将第一液压站3221，第一电液比例调速阀3224，第一液压电磁换向阀3223和第一液压缸行程传感器3225的电路部分与第一PLC控制器3216相连。
5.2试验
第一步：按土体压实试验方法，将试样装在试样箱2121内，并埋置相应的土压力传感器0101，将路面模型2123放置在试样上，将土压力传感器0101，第一拉压传感器0102和第二拉压传感器0103的信号输出端与采集板0106相连，在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第二步：通过第一PLC控制器3216设置第一气压调压阀a3213a，第一气压调压阀b3213b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，通过第一PLC控制器3216设置第一电磁阀3214可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第一电气比例阀3215可完成变化的静压荷载，根据试验要求设置荷载的形式和大小，通过第一PLC控制器3216设置第一液压电磁换向阀3223和第一电液比例调速阀3224可以实现第一液压推杆3222的水平方向的移动。
第三步：开始试验，通过第一PLC控制器3216打开第一液压站3221，控制第一液压电磁换向阀3223使得推杆伸出，推动第一气缸固定杆3103水平移动，通过第一PLC控制器3216打开第一空气压缩机3211，当第一电磁阀3214工作时，第一气缸3212开始伸缩，带动滚轮3106对路面模型2123施加冲击荷载或者振动荷载，当第一电气比例阀3215工作时，第一气缸3212通过滚轮3106对路面模拟施加静压荷载，道路模拟荷载气动模块3210实现竖向方向的荷载，道路模拟荷载液压模块3220实现水平方向的移动，两个模块相互配合可以对路面施加多种形式的荷载，第一拉压传感器0102测量竖向荷载的大小，第二拉压传感器0103测量水平荷载的大小，土压力传感器0101测量试样内部压力大小，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
第四步：试验结束，关闭第一PLC控制器3216。
6.水位波动试验
6.1安装：
按图8-4连接电路。
第一步：在试样箱2121的四周放置液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d，在液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d上分别放置第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d，将液压升降台控制器8202与液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d相连。
第二步：将出水孔a8102a，出水孔b8102b，出水孔c8102c，出水孔d8102d分别和进水孔a2124a，进水孔b2124b，进水孔c2124c，进水孔d2124d相连。
6.2波动过程
第一步：按土体压实试验方法，将试样装在试样箱2121内，并埋置相应的土压力传感器0101，将液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d降至最低，向第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d中加入适量的水。
第二步：在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第三步：开始试验，通过液压升降台控制器8202控制液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d的升降，从而控制第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d中水位的升降，实现试样箱2121中的水位升降，DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d记录试样的变化。
第四步：试验结束，将液压升降台a8201a，液压升降台b8201b，液压升降台c8201c和液压升降台d8201d降至最低，取出第一水箱a8101a，第一水箱b8101b，第一水箱c8101c和第一水箱d8101d中的水。
7.干湿循环试验
7.1安装：
第一步：在装置附近放置第二水箱9101，将抽水泵9102的进水端放置在第二水箱9101内，出水端和五通接头9105的一个接口相连，五通接头9105剩余的四个接头分别连接喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d，将抽水泵控制器9103连接在抽水泵9102上。
第二步：在试样箱2121四周放置喷头支架9106，将喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d安装在喷头支架9106上，喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d对准试样箱2121内的试样。
第三步：在试样箱2121四周放置加热板支架9202，将加热板9201固定在加热板支架9202上，将加热板控制器9203连接在加热板9201上。
7.2试验：
第一步：按土体压实试验方法，将试样装在试样箱2121内，并埋置相应的土压力传感器0101。
第二步：在试样箱2121的四周放置摄像头支架0202，将DIC摄像头a0201a，DIC摄像头b0201b，DIC摄像头c0201c和DIC摄像头d0201d安装在摄像头支架0202上，信号输出端与计算机相连。
第三步：开始试验，通过抽水泵控制器9103打开抽水泵9102，并控制抽水功率，喷头a9104a，喷头b9104b，喷头c9104c和喷头d9104d开始对试样喷水，到达试验要求时关闭抽水泵9102，通过加热板控制器9203打开加热板9201并控制温度，加热板9201开始加热，到达试验要求时关闭加热板9201，完成一次干湿循环。
第四步：重复步骤三，完成所有干湿循环，试验结束。
8.吊装工作
8.1安装：
按图6-6连接油路。
第一步：将吊装横梁6101安装在吊装支柱6102顶端，在吊装支柱6102的底端安装吊装滑轮6109，将吊装滑轮6109安装在支架上层滑道1201内。
第二步：在吊装横梁6101上表面安装电动葫芦6211，在吊装横梁6101的下表面安装定滑轮a6103a，定滑轮b6103b，定滑轮c6103c和钢丝绳固定孔6107，在钢丝绳固定孔6107下端安装数显拉力计6213。
第三步：按图6-4将钢丝绳6106依次穿过动滑轮a6104a，定滑轮a6103a，动滑轮b6104b，定滑轮b6103b，动滑轮c6104c，定滑轮c6103c，动滑轮d6104d的滑轮上，将钢丝绳6106的一端固定在数显拉力计6213的下端，另一端穿过电动葫芦安装孔6108固定在电动葫芦6211的滚筒上。
第四步：在竖向支撑柱1101上安装第四液压推杆固定板6110，将第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b安装在第四液压推杆固定板6110的上表面，将第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b的推杆与吊装横梁6101连接。
第五步：用油管依次连接第四液压站6221，第四电液比例调速阀6224和第四液压电磁换向阀6223，将第四液压电磁换向阀6223的两个输出端分别与液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b的一个接口相连，液压三通接头a6227a和液压三通接头b6227b另两个接头分别与第四液压推杆a6222a，第四液压推杆b6222b的两个接头相连。
第五步：将第四液压站6221，第四电液比例调速阀6224，第四液压电磁换向阀6223，第四液压缸行程传感器a6225a和第四液压缸行程传感器b6225b的电路部分与第四PLC控制器6226相连。
8.2吊装过程
以吊装试样箱2121为例
第一步：通过第四PLC控制器6226控制第四液压推杆a6222a，第四液压推杆b6222b伸缩，当吊装横梁6101到达试样箱2121上方时第四液压推杆a6222a，第四液压推杆b6222b停止工作。
第二步：通过电动葫芦控制器6212将动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d降下，将至试样箱起吊孔2122时停止，将承力杆6105穿过动滑轮a6104a， 动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d和试样箱起吊孔2122，两端用螺母固定。
第三步：通过电动葫芦控制器6212将动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d拉起，试样箱2121在承力杆6105的带动下被拉起，通过观察数显拉力计6213的示数，判断拉力是否超过承载力。
第四步：通过第四PLC控制器6226控制第四液压推杆a6222a和第四液压推杆b6222b伸缩，将吊装横梁6101移至所需位置。
第五步：通过电动葫芦控制器6212将动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c，动滑轮d6104d降下，当数显拉力计6213的示数恢复初始值时，拆下承力杆6105，将动滑轮a6104a，动滑轮b6104b，动滑轮c6104c和动滑轮d6104d升起，吊装完成。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (9)

  1. 一种智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，包括：
    支架部分，为整个试验装置提供支撑；
    试样盒部分，位于所述支架部分内部，用于承装试样并进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；
    道路模拟荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上端，用于对试样施加模拟路面所受的多种荷载；
    竖向荷载施加部分，位于所述试样盒部分的上端，用于为试样提供竖直方向的多种荷载；
    水平荷载施加部分，位于所述试样盒部分的侧面，用于为试样盒部分提供水平方向的荷载；
    自动压砂部分，位于所述试样盒部分的上端，用于对试样进行分层定量压实；
    水位波动部分，位于所述试样盒部分的底端，用于模拟潮汐水位的升降；
    干湿循环部分，位于所述试样盒部分的上端，用于模拟降雨和日晒；
    采集部分，位于所述试样盒部分、道路模拟荷载施加部分、竖向荷载施加部分和水平荷载施加部分的内部或表面，用于采集试验过程中产生的各项数据；
    其中，智能道路施工交通荷载工程检测试验系统的试验方法，其步骤为：
    S1、采用自动压砂部分对试样盒部分内的试样进行压实，包括S11-S16：
    S11、通过第五PLC控制器设置第三气压调压阀的大小，来控制压实过程中冲击荷载的大小，通过第五PLC控制器设置第三电磁阀的工作频率，来控制压实过程中冲击的频率；
    S12、通过第五PLC控制器打开第三空气压缩机使得多个第三气缸的推杆完全伸出，通过步进电机控制器使步进电机的推杆伸出，当压砂板接触到试样箱底面时关闭步进电机，记录下步进电机的伸出量；
    S13、按试验要求计算第一层试样的高度，将步进电机的推杆上升此高度，缩回各第三气缸的推杆，向试样箱中加入第一层试样；
    S14、按预先的设置打开第五PLC控制器，各第三气缸开始伸缩，带动压砂板对试样进行压实，当各第三气缸伸出，压砂板的下表面刚好接触到试样表面时，第一层压实完成，其厚度为步进电机第一次上升的高度；
    S15、在第一层中按试验要求埋置土压力传感器，便于后续试验；
    S16、重复步骤S13，步骤S14和步骤S15，直到所有试样层压实完成；
    S2、采用竖向荷载施加部分4000进行竖向荷载试验，包括S21-S25：
    S21、按土体压实试验将试样装入试样箱中，用吊装部分将路面模型放置在试样上；
    S22、将第三拉压传感器和土压力传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；
    S23、控制竖向荷载的大小；
    S24、开始试验，控制竖向荷载承压板对路面模型施加竖向载荷、冲击荷载、振 动荷载或静压荷载；第三拉压传感器测量每次荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；
    S25、试验结束，关闭第二PLC控制器，卸下竖向荷载限位螺栓，将竖向荷载施加部分移至别处便于对试样进行后续试验；
    S3、采用水平荷载施加部分进行直剪试验，包括S31-S33：
    S31、按土体压实试验方法，将试样装在上直剪盒和下直剪盒内，并埋置相应的土压力传感器，将土压力传感器和第四拉压传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；
    S32、卸下试样盒限位螺栓，通过第三PLC控制器设置第三电液比例调速阀的输出液压和第三液压缸的伸缩速率；
    S33、开始试验，按竖向液压荷载试验方法，对试样施加竖向的液压荷载，通过第三PLC控制器打开第三液压站，控制第三液压电磁换向阀使得推杆伸出，通过水平荷载承压板对下直剪盒进行较大的水平液压荷载，下直剪盒发生相对移动，由第三液压缸行程传感器记录下直剪盒的位移大小，第四拉压传感器测量荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；
    S4、采用道路模拟荷载施加部分进行道路荷载模拟试验，包括S41-S43：
    S41、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器，将路面模型放置在试样上，将土压力传感器，第一拉压传感器和第二拉压传感器的信号输出端与采集板相连，在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；
    S42、通过第一PLC控制器设置第一气压调压阀a，第一气压调压阀b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，通过第一PLC控制器设置第一电磁阀可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第一电气比例阀可完成变化的静压荷载，根据试验要求设置荷载的形式和大小，通过第一PLC控制器设置第一液压电磁换向阀和第一电液比例调速阀可以实现第一液压推杆的水平方向的移动；
    S43、开始试验，通过第一PLC控制器打开第一液压站，控制第一液压电磁换向阀使得推杆伸出，推动第一气缸固定杆水平移动，通过第一PLC控制器打开第一空气压缩机，当第一电磁阀工作时，第一气缸开始伸缩，带动滚轮对路面模型施加冲击荷载或者振动荷载，当第一电气比例阀工作时，第一气缸通过滚轮对路面模拟施加静压荷载，道路模拟荷载气动模块实现竖向方向的荷载，道路模拟荷载液压模块实现水平方向的移动，两个模块相互配合可以对路面施加多种形式的荷载，第一拉压传感器测量竖向荷载的大小，第二拉压传感器测量水平荷载的大小，土压力传感器测量试样内部压力大小，各个DIC摄像头记录试样的变化；
    S5、采用水位波动部分进行水位波动试验，包括S51-S53：
    S51、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器，将多个液压升降台降至最低，向与液压升降台对应设置的第一水箱中加入适量的水；
    S52、在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；
    S53、开始试验，通过液压升降台控制器控制各个液压升降台的升降，从而控制各第一水箱中水位的升降，实现试样箱中的水位升降，各个DIC摄像头记录试样的变化；
    S6、采用干湿循环部分进行干湿循环试验，包括S61-S64：
    S61、按土体压实试验方法，将试样装在试样箱内，并埋置相应的土压力传感器；
    S62、在试样箱的四周放置摄像头支架，将多个DIC摄像头安装在摄像头支架上，信号输出端与计算机相连；
    S63、开始试验，通过抽水泵控制器打开抽水泵，并控制抽水功率，多个喷头开始对试样喷水，到达试验要求时关闭抽水泵，通过加热板控制器打开加热板并控制温度，加热板开始加热，到达试验要求时关闭加热板，完成一次干湿循环；
    S64、重复步骤S63，完成所有干湿循环，试验结束；
    S7、采用吊装部分进行吊装工作。
  2. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述支架部分由支撑系统和支架滑道系统两部分组成，为道路模拟荷载施加部分和竖向荷载施加部分提供反力；
    所述支撑系统由竖向支撑柱、底板、第一水平支撑杆和第二水平支撑杆四个部分组成，用于试样装置的竖向支撑；
    所述第一水平支撑杆和第二水平支撑杆为两对钢制硬杆，表面有圆形通孔，可以穿过竖向支撑柱，通过螺母固定在竖向支撑柱上，第一水平支撑杆位于前后两侧，第二水平支撑杆位于左右两侧，第一水平支撑杆用于安装支架滑道系统；
    所述支架滑道系统包括支架上层滑道和支架下层滑道，用于为道路模拟荷载施加部分、竖向荷载施加部分、吊装部分和自动压砂部分提供水平移动所需的滑道。
  3. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述试样盒部分由试样盒系统和试样盒滑道系统组成，所述试样盒部分为试样承装的容器，可以进行竖直方向的荷载试验和水平方向的直剪试验；
    所述试样盒系统由直剪试样盒模块和试样箱模块组成，试样箱模块为竖直方向的荷载试验的承装容器，直剪试样盒模块为水平方向的直剪试验试样的承装容器；
    所述直剪试样盒模块包括上直剪盒、下直剪盒、上直剪盒固定杆、上直剪盒固定板，为水平方向直剪试验试样的承装容器；
    所述上直剪盒固定杆为四根钢制丝杆，安装在上直剪盒和下直剪盒四周，底端穿过底板通过螺母固定在底板上，上端穿过上直剪盒固定板通过螺母固定，上直剪盒固定杆和上直剪盒固定板用于限制上直剪盒的移动，使得上直剪盒在直剪试验过程中不发生水平方向的移动；
    所述试样箱模块包括试样箱、路面模型，用于进行模拟路面荷载的实验；
    所述试样盒滑道系统包括试样盒滑道和试样盒滑轮，用于减少试样盒部分水平方向移动的阻力，以及为直剪试验中下直剪盒的位移提供条件。
  4. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述道路模拟荷载施加部分由道路模拟荷载机械系统和道路模拟荷载动力系统组成；
    所述道路模拟荷载机械系统由道路模拟荷载横梁、道路模拟荷载滑轮、第一气缸固定杆、第一液压推杆固定杆、第一液压推杆固定板、滚轮、滚轮连接杆组成，用于为道路模拟荷载的施加提供机械支撑和机械联动；
    所述道路模拟荷载动力系统由道路模拟荷载气动模块和道路模拟荷载液压模块组成，用于在道路模拟荷载中提供气压动力和液压动力；
    所述道路模拟荷载横梁为一钢制方杆，其两端与道路模拟荷载滑轮的钢板相连，下表面中心连接有第一气缸固定杆，道路模拟荷载横梁通过道路模拟荷载滑轮安装在两根支架下层滑道之间，道路模拟荷载横梁可以沿支架下层滑道水平移动，同时为道路模拟荷载提供竖直方向的反力；
    所述道路模拟荷载气动模块包括第一空气压缩机，第一气缸，第一气压调压阀a，第一气压调压阀b，第一电磁阀，第一电气比例阀，第一PLC控制器，第一气压三通接头a和第一气压三通接头b组成，道路模拟荷载气动模块用于为道路模拟荷载试验提供气动力，以及控制荷载的施加方式；
    所述第一空气压缩机用于为第一气缸提供所需的气压，第一气缸用于带动滚轮对路面模型施加荷载；
    所述第一电磁阀通过第一PLC控制器控制第一气缸的推杆的伸缩，实现冲击荷载和振动荷载；所述第一电气比例阀通过第一PLC控制器控制第一气缸推力的大小，实现可变化静荷载；
    所述道路模拟荷载液压模块由第一液压站，第一液压推杆，第一液压电磁换向阀，第一电液比例调速阀和第一液压缸行程传感器组成，道路模拟荷载液压模块用于推动第一气缸固定杆水平方向移动，从而带动滚轮的移动，来模拟车轮的滚动；
    所述道路模拟荷载施加部分用于施加道路模拟荷载，通过第一PLC控制器设置第一气压调压阀a和第一气压调压阀b的输出气压，来控制竖向荷载的大小，设置第一电磁阀可以完成冲击荷载和振动荷载，设置第一电气比例阀可完成变化的静压荷载，根据试验要求可以设置出不同形式和大小的荷载，通过第一PLC控制器设置第一液压电磁换向阀和第一电液比例调速阀可以实现第一液压推杆的水平方向的移动；所述道路模拟荷载气动模块实现竖向方向的荷载，道路模拟荷载液压模块实现水平方向的移动，两个模块相互配合可以对路面施加多种形式的荷载。
  5. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述竖向荷载施加部分由竖向荷载机械系统和竖向荷载动力系统组成；
    所述竖向荷载机械系统包括竖向荷载横梁、竖向荷载滑轮、竖向荷载承压板、第二气缸固定杆和第二液压缸固定杆组成，为竖向荷载的施加提供机械支撑和机械联动；
    所述竖向荷载横梁为一钢制方杆，其两端与竖向荷载滑轮的钢板相连，下表面中心按试验要求连接有第二气缸固定杆或第二液压缸固定杆，竖向荷载横梁通过竖向荷载滑轮安装在两根支架下层滑道之间，竖向荷载横梁可以沿支架下层滑道水平移动，同时为竖向荷载提供竖直方向的反力；
    所述竖向荷载滑轮上端焊接有一块矩形钢板，钢板与竖向荷载横梁的两端通过螺母连接，竖向荷载滑轮用于竖向荷载施加部分的水平移动；
    所述竖向荷载承压板为一块钢制硬板，尺寸小于上直剪盒和试样箱内部尺寸，其 上表面中心焊接有一钢制圆杆，圆杆上端连接第三拉压传感器的一端，圆杆用于传递来自第二气缸或第二液压缸的荷载，竖向荷载承压板用于将来自第二气缸或第二液压缸的荷载传递到试样盒部分；
    第二气缸固定杆为钢制硬杆，两端焊接有矩形钢板，上端矩形钢板和竖向荷载横梁连接，下端矩形钢板和第二气缸连接，第二气缸固定杆用于连接竖向荷载横梁和第二气缸；第二液压缸固定杆为钢制硬杆，两端焊接有矩形钢板，上端矩形钢板和竖向荷载横梁连接，下端矩形钢板和第二液压缸连接，第二液压缸固定杆用于连接竖向荷载横梁和第二液压缸；
    所述竖向荷载动力系统由竖向荷载气动模块和竖向荷载液压模块组成，用于为竖向荷载试验提供气动力和液压动力。
  6. 根据权利要求3所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述水平荷载施加部分由水平荷载机械系统和水平荷载动力系统组成；
    所述水平荷载机械系统由第三液压缸固定板和水平荷载承压板组成，用于为水平荷载的施加提供机械支撑和机械联动；
    所述第三液压缸固定板为一钢制矩形板，前后两端各有一圆孔，可以穿过竖向支撑柱，通过螺母固定在竖向支撑柱上，第三液压缸固定板位于试样盒部分的右侧，上表面安装有第三液压缸，第三液压缸固定板用于固定第三液压缸并提供反力；
    所述水平荷载承压板为一块钢制硬板，位于下直剪盒的右侧，其表面与下直剪盒右表面接触，其右表面中心焊接有一钢制圆杆，圆杆顶端连接第四拉压传感器的一端，圆杆用于传递来自第三液压缸的荷载，竖向荷载承压板用于将来自第三液压缸的荷载传递到所述下直剪盒；
    所述水平荷载动力系统由第三液压站、第三液压缸，第三液压电磁换向阀、第三电液比例调速阀、第三液压缸行程传感器和第三PLC控制器组成，用于为直剪试验提供液压动力；
    所述第三液压缸安装在第三液压缸固定板的上表面上，推杆的顶端与第四拉压传感器的一端相连，第三液压缸内部安装有配套的第三液压缸行程传感器，第三液压缸行程传感器的磁环部分安装在第三液压缸内部的推杆上，第三液压缸的两个油路接口与第三液压电磁换向阀的两个输出端相连，第三液压缸用于对下直剪盒施加较大的水平方向的荷载；
    所述水平荷载施加部分用提供水平方向的荷载来进行直剪试验，第三PLC控制器可以设置第三电液比例调速阀的输出液压和第三液压缸的伸缩速率，来控制剪切速率。
  7. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，还包括：
    吊装部分，位于支架部分的上端，并可以沿支架部分水平滑动，用于起吊和搬运设备中的大型零件；
    所述吊装部分由吊装机械系统和吊装动力系统组成；
    所述吊装机械系统包括吊装横梁、吊装支柱、定滑轮、动滑轮、承力杆、钢丝绳、吊装滑轮和第四液压推杆固定板，用于为吊装提供支撑、固定和传动作用；
    所述吊装动力系统由吊装电动模块和吊装液压模块组成，用于为吊装提供电动拉力和水平的液压推力。
  8. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述自动压砂部分由自动压砂机械系统、自动压砂动力系统和自动压砂滑道系统组成；
    所述自动压砂机械系统由压砂板、压砂板固定杆、第三气缸安装板和步进电机连接杆组成；
    所述压砂板为一块钢制方板，尺寸于试样盒系统的尺寸，压砂板上表面四角焊接有压砂板固定杆，压砂板用于压实试样；
    所述压砂板固定杆为四根钢制圆柱，其下端焊接在压砂板的四角，上端分别与四个第三气缸的推杆连接，压砂板固定杆用于传递来自四个第三气缸的压力；
    所述第三气缸安装板为一块钢制方板，下表面四角上安装有四个第三气缸，上表面焊接有步进电机连接杆，第三气缸安装板用于固定四个第三气缸；
    所述步进电机连接杆为一根钢制圆柱，下端焊接在第三气缸安装板的中心，上端与步进电机的推杆相连，步进电机连接杆用于连接步进电机和第三气缸安装板；
    所述自动压砂动力系统由自动压砂气动模块和自动压砂电动模块组成，用于为土体压实试验提供动力；
    所述自动压砂气动模块由第三空气压缩机，多个第三气缸，第三气压调压阀，第三电磁阀，第五PLC控制器，气压五通接头a和气压五通接头b组成，用于为土体压实试验提供气动力；
    四个第三气缸的底端固定在第三气缸安装板的四角上，其推杆与四根压砂板固定杆的上端相连，用于带动压砂板的上下冲击或振动；
    所述第三电磁阀通过第五PLC控制器控制四个第三气缸的推杆的伸缩，实现冲击荷载和振动荷载；所述第五PLC控制器用于控制四个第三气缸施加荷载的方式和大小；
    所述自动压砂滑道系统由自动压砂横梁、自动压砂滑轮、自动压砂滑轮限位孔和自动压砂限位螺栓组成，用于为自动压砂部分提供水平移动；
    所述自动压砂横梁为一钢制横梁，两端与自动压砂滑轮的钢板通过螺栓连接，横梁中心有一圆形通孔，可以穿过步进电机的尾端，自动压砂横梁的下表面与步进电机通过法兰盘连接，自动压砂横梁用于固定步进电机以及提供反力；
    所述自动压砂部分通过步进电机的推杆的升降控制每层试样的厚度，通过多个第三气缸带动压砂板对试样进行压实，由第五PLC控制器控制压实的荷载和频率。
  9. 根据权利要求1所述的智能道路施工交通荷载工程检测试验系统，其特征在于，所述水位波动部分由水位波动机械系统和水位波动动力系统组成；
    所述水位波动机械系统包括多个第一水箱，每个第一水箱设有出水孔，用于提供水位波动试验所需的用水；
    所述水位波动动力系统包括多个液压升降台和液压升降台控制器，用于控制试样盒部分内水位的升降；
    所述干湿循环部分由干湿循环加水系统和干湿循环干燥系统组成；
    所述干湿循环加水系统包括多个第二水箱、抽水泵、抽水泵控制器，喷头、五通接头和喷头支架，用于模拟降雨；
    所述干湿循环干燥系统由加热板、加热板支架和加热板控制器组成，用于模拟日晒，对试样进行干燥。
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