一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪及其使用方法，包括带有注水口的试验容器，试验容器内部中央安装有一个纵向的活动挡板，形成第一试验室和第二试验室；第一试验室和第二试验室内安装有固定待测试件的支座；活动挡板和试验容器之间留有水流通道；活动挡板一端穿出试验容器且连接用于带动其在待测试件之间作往复运动的动力系统；活动挡板同时连接第一横板和第二横板的中部，第一横板和第二横板与试验容器的内侧壁相接。本发明专利技术装置能够产生动水压力并连同荷载一起加至待测试件上，很好地模拟了道路材料在车辆行驶过程中荷载的施加和卸除及动水冲刷，耦合了荷载和水共同作用对路面的损坏，利于更符合实际地研究路面材料的水稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于公路工程路面水损害
，涉及一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪及其使用方法。
技术介绍
现行行业，评价路面材料水稳定性较为认可的方法有试验方法简单、数据稳定的浸水马歇尔和双面击实50次的冻融劈裂试验。并以此作为标准试验方法，制定相应指标作为标准进行评价。为了更加深入地研究路面材料水损坏的原因，也有学者在此两种试验方法的基础上，通过改变试件成型的方法、控制试件的空隙率、加剧试验的条件或者利用不同的力学指标去评价等手段，研究了水损坏的破坏机理、影响因素、试验方法与指标、防止措施等。对水、荷载共同作用下材料的力学性能衰变过程的研究却很少，没有很好地考虑路面实际的作用环境。大连理工大学的潘宝峰等人专利技术研究的可调频调压动水发生器，配合三轴试验，研究了路面基层动水冲刷的破坏机理，提供了很好地研究水和荷载耦合的方法。但是其在研究路面基层水损坏时，轴压和围压一直存在，动水冲刷破坏的试件一直承受着荷载，与路面材料的实际环境还是有所不同的，不能模拟真实环境下的路面冲刷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪及其使用方法，能够模拟路面材料在水和车轮荷载共同作用下的冲刷情况。为了达到上述目的，本专利技术冲刷仪采用如下技术方案：包括带有注水口的试验容器，试验容器内部中央安装有一个纵向的活动挡板，活动挡板将试验容器分为第一试验室和第二试验室；在第一试验室和第二试验室内，分别对称安装有用于固定待测试件的支座；活动挡板和试验容器之间留有用于连通第一试验室和第二试验室的水流通道；活动挡板一端穿出试验容器且连接用于带动其在待测试件之间作往复运动的动力系统；试验容器上开设有用于活动挡板滑动的滑槽；活动挡板同时连接第一横板和第二横板的中部，其中第一横板与试验容器滑槽一侧的内侧壁相接，且始终密封滑槽，第二横板与试验容器滑槽对侧的内侧壁相接。进一步地，水流通道是在试验容器内部的活动挡板上均匀开设若干孔洞，且活动挡板的侧边与试验容器的内侧壁相接。进一步地，第一试验室和第二试验室上均设置注水口。进一步地，动力系统包括与活动挡板相连的横向皮带，皮带套接在第一滑轮和第二滑轮上，第一滑轮和第二滑轮分别与转向相反的第一电机和第二电机相连。进一步地，支座朝向活动挡板的一侧端部上均安装用于检测荷载大小和加载速度的传感器，第一电机和第二电机均连接用于调节功率和转速的调节阀门，传感器和调节阀门均与控制器相连。进一步地，试验容器为密封的长方体结构，包括主框架以及与活动挡板相对的两个侧板，其中两个侧板的一端均与主框架相铰接，另一端通过拐角连接件和螺栓与主框架相连；支座固定在该侧板上。本专利技术使用方法的技术方案是：包括如下步骤：(a)首先将两个待测试件分别固定在两个支座上；(b)从注水口向试验容器内注水，注满后封闭注水口；(c)启动动力系统，带动活动挡板在两个待测试件之间作往复运动，反复向待测试件等速施加定载式荷载动水压力冲刷，直至任意一个待测试件出现掉粒现象。进一步地，步骤(c)中施加荷载的速度为每分钟在两个待测试件之间往复41～43次。进一步地，步骤(c)中施加的荷载大小为1～2Mpa。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：一种研究材料抵抗荷载和动水压力作用的试验仪器本专利技术中通过设置活动挡板，并通过动力系统带动活动挡板，使其在一定速度和大小的荷载作用下，在两个待测试件之间作往复运动；且在往复运动过程中，活动挡板直接作用在水上，水通过水流通道被挤压到异侧的试验室，本专利技术装置不仅可以产生动水压力，而且可以连同荷载一起加至待测试件上，模拟了路面材料在水和车轮荷载共同作用下的情况，水损坏的效果更加符合实际；本专利技术的加载冲刷效果很好地模拟了道路材料在车辆行驶过程中荷载的施加和卸除及动水冲刷，耦合了荷载和水共同作用对路面的损坏，能够更加符合实际地研究路面材料的水稳定性，分析其水损坏的机理。进一步地，本专利技术通过设置调节阀门，可以根据试验需要调节荷载大小和速度功率和转速来控制荷载大小和冲刷效果。进一步地，本专利技术通过设置与主框架相铰接的侧板，方便安装待测试件。本专利技术装置的使用方法简单，操作方便，利于模拟真实环境下的路面冲刷，利于研究路面动水压力破坏。【附图说明】图1是等速定载式荷载动水压力冲刷仪结构示意图。图2是图1中A-A截面图。图3是等速定载式荷载动水压力冲刷仪动力装置示意图。图中：1-试验容器；2-支座；3-第一试件；4-侧板；5-拐角连接件；6-注水口；7-活动挡板；8-第一滑轮；9-第一电机；10-传感器；11-串口线；12-调节阀门；13-控制器；14-皮带；15-第二试件；16-第二电机；17-第二滑轮。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明，其中以图1中所示方向定义上下左右等方向，仅为了更清楚地描述，而不是对本专利技术的限定。参见图1，本专利技术包括水平的试验容器1，试验容器1为密封的长方体结构，包括主框架以及左右的两个侧板4，其中两个侧板4的下端均与主框架相铰接，上端通过拐角连接件5和螺栓与主框架相连；试验容器1内部中央纵向安装有一个活动挡板7，活动挡板7将试验容器1分为第一试验室和第二试验室，且试验容器1的侧板4分别位于第一试验室和第二试验室，与活动挡板7相对。第一试验室和第二试验室上均设置注水口6。在第一试验室和第二试验室内，活动挡板7的侧板4上分别对称焊接固定有支座2，支座2用于固定待测试件。活动挡板7和试验容器1之间留有用于连通第一试验室和第二试验室的水流通道，水流通道是在试验容器1内部的活动挡板7上均匀开设若干孔洞，且活动挡板7的侧边与试验容器1的内侧壁相接，且两者之间为间隙配合，保证活动挡板7能够滑动。参见图2，活动挡板7上端设置一体的连杆，连杆穿出试验容器1且连接用于带动活动挡板7在待测试件之间滑动的动力系统，参见图3，动力系统包括与活动挡板7相连的横向皮带14，皮带14套接在第一滑轮8和第二滑轮17上，第一滑轮8和第二滑轮17分别与转向相反的第一电机9和第二电机16相连。支座2朝向活动挡板7的一侧端部上均安装用于检测荷载大小和加载速度的传感器10，第一电机9和第二电机16均通过串口线11连接调节阀门12，调节阀门12上包括荷载调节阀和速度调节阀，用于调节第一电机9和第二电机16的功率和转速；传感器10和调节阀门12均与控制器13相连；控制器13用于工作指示，发出荷载调节和速度调节的指令。检测加载荷载的大小和速度的传感器10可以反映出荷载的变化，试验人员可以根据要求，调节调节阀门12来改变荷载的大小和加载的速度，控制器13可以显示荷载的情况，试验人员也可以通过其来调节冲刷的次数。串口连接线11可以将试验的真实情况反映给控制器13。试验容器1顶部开设有用于活动挡板7滑动的滑槽；活动挡板7同时连接第一横板和第二横板的中部，其中第一横板与试验容器1滑槽一侧即顶部的内侧壁相接，且始终密封滑槽，第二横板与试验容器1底部内侧壁相接。第一横板和第二横板可以沿着试验容器1的容器壁来回运动。本专利技术中试验容器1、活动挡板7和支座2均是钢板制成的，第一电机9、第二电机16和试验容器1应该固定在试验台，保证第一滑轮8和第二滑轮17的中心在同一高度，且第一滑轮8和第二滑轮17的中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪，其特征在于：包括带有注水口(6)的试验容器(1)，试验容器(1)内部中央安装有一个纵向的活动挡板(7)，活动挡板(7)将试验容器(1)分为第一试验室和第二试验室；在第一试验室和第二试验室内，分别对称安装有用于固定待测试件的支座(2)；活动挡板(7)和试验容器(1)之间留有用于连通第一试验室和第二试验室的水流通道；活动挡板(7)一端穿出试验容器(1)且连接用于带动其在待测试件之间作往复运动的动力系统；试验容器(1)上开设有用于活动挡板(7)滑动的滑槽；活动挡板(7)同时连接第一横板和第二横板的中部，其中第一横板与试验容器(1)滑槽一侧的内侧壁相接，且始终密封滑槽，第二横板与试验容器(1)滑槽对侧的内侧壁相接。

【技术特征摘要】
1.一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪，其特征在于：包括带有注水口(6)的试验容器(1)，试验容器(1)内部中央安装有一个纵向的活动挡板(7)，活动挡板(7)将试验容器(1)分为第一试验室和第二试验室；在第一试验室和第二试验室内，分别对称安装有用于固定待测试件的支座(2)；活动挡板(7)和试验容器(1)之间留有用于连通第一试验室和第二试验室的水流通道；活动挡板(7)一端穿出试验容器(1)且连接用于带动其在待测试件之间作往复运动的动力系统；试验容器(1)上开设有用于活动挡板(7)滑动的滑槽；活动挡板(7)同时连接第一横板和第二横板的中部，其中第一横板与试验容器(1)滑槽一侧的内侧壁相接，且始终密封滑槽，第二横板与试验容器(1)滑槽对侧的内侧壁相接。2.根据权利要求1所述的一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪，其特征在于：水流通道是在试验容器(1)内部的活动挡板(7)上均匀开设若干孔洞，且活动挡板(7)的侧边与试验容器(1)的内侧壁相接。3.根据权利要求1所述的一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪，其特征在于：第一试验室和第二试验室上均设置注水口(6)。4.根据权利要求1所述的一种等速定载式荷载动水压力冲刷仪，其特征在于：动力系统包括与活动挡板(7)相连的横向皮带(14)，皮带(14)套接在第一滑轮(8)和第二滑轮(17)上，第一滑轮(8)和第二滑轮(17)分别与转向相反的第一电机(9)和第二电机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭寅川，崔涛，申爱琴，喻沐阳，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61