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专利名称：转轮式桥路面铺装疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于道路和桥梁铺装层的实验设备和装置技术领域，具体涉及到模拟
汽车实际在桥路面铺装疲劳试验。
背景技术：
目前，国内公路建设如火如荼，大跨径钢桥越来越多地建成并投入使用。为满足日 益增长的重交通需要在钢桥面板上铺装沥青混凝土桥面这一工程难题也越来越突出地摆 在工程技术人员的面前。交通建设部门迫切需要创立一种新型的试验方法来验证不同类型 的桥面铺装方案的合理性和可行性，在尽可能接近实际使用条件的情况下对桥路面铺装状 况和性能进行快速地试验研究，在短时间内取得试验结果，判明优劣，服务于工程建设。 目前通常采用的试验方式多为室内的小尺寸试件，不能真实反映实际桥路面铺装 结构在车轮作用下的实际情况。用足尺的路面加载试验(APT)来验证拟采用的桥路面铺装 方案则十分必要。足尺路面试验是指将可控制的大于或等于规范限定的车轮载荷施加到实 际的多层桥路面铺装结构上，观察桥路面铺装结构的变形和破坏情况，依此判明桥路面铺 装结构的长期使用性能。 足尺路面试验大致分为三类一类是室外试验路段，如美国ASSHO试验路和 MnRoad试验路，采用人工驾驶或者自动控制车辆在试验路段上行驶施加荷载，模拟实际的 路面使用状况，这种加速加载试验可以较好地模拟车辆荷载对路面使用性能的影响，但存 在试验周期长、建设试验费用高昂，无法对路面的实际使用环境进行模拟等缺点；另一类是 室内试验道，在实验室内修筑模拟路面结构的试验道，采用单轮或者双轮模拟现场的车辆 荷载，如法国的LCPC环形试验道，西班牙的CEDEX的无固定线型试验道，室内试验道试验的 主要缺点是规模较小，由于室内场地原因，无法真实地模拟车辆在行使过程中对路面所产 生的作用，由于加载设备的原因，运行速度有限，使得试验周期较长；还有一类是采用专用 加速加载试验设备，专用加速加载设备有可移动式加载设备，试验可在实体工程上进行，也 可以在修建的试验路上进行，如南非的重车模拟器(HVS)，澳大利亚的ALF，专用加速加载 设备的主要优点是试验质量较好，自动化程度较高，主要缺点是进口设备价格昂贵、运行维 护费用高、运行速度低、试验效率较低。

发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于克服传统道路试验设备的缺点，提供一种设 计合理、结构简单、操作简便、设备和试验费用低的转轮式桥路面铺装疲劳试验机，为快速 地研究判别不同的桥路面铺装方案提供试验手段。 解决上述技术问题所采用的技术方案是在混凝土基座上设置有电动机、减速器、 驱动轴支架、可调整高度的试件支座，试件支座上设置有试件，驱动轴支架上端设置有轴承 支撑，电动机通过减速器与设置在轴承支撑上的驱动轴相联，驱动轴上设置有转轮，转轮上 在同一径向的圆周方向上至少设置有1根轮轴，每根轮轴上设置有1个或2个在试件上滚
3动的汽车车轮以及与转轮联接的加载机构。 本实用新型的加载机构为在转轮外侧面上设置有轮轴托架和内弹簧座，外弹簧 座设置在轮轴上，内弹簧座与外弹簧座之间设置有弹性器件，设置在轮轴托架上的导杆依 次穿过轮轴、外弹簧座、弹性器件、内弹簧座。 本实用新型的弹性器件为弹簧或弹簧钢板或液压油缸或气缸。 本实用新型的试件是由钢箱梁构件和在其面板上铺筑的沥青混凝土铺装层构成。 本实用新型采用了在转轮上至少设置1根轮轴，每根轮轴上设置1个或2个汽车
轮作为试验轮，试件设置在可调整高度的试件支座上，并采用了加载机构，模拟汽车在路面
上实际行驶状况，这种实验装置，真实地模拟了汽车对路面的加载情况，克服了现行试验装
置实验数据不真实、试验时间长、工效低的缺点，可大幅度縮短试验时间，提高工效。本实用
新型具有设计合理、结构简单、试验时间短、试验费用低等优点，可以模拟不同车辆载荷在
不同温度条件下对路面的作用。

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。 图2是图1的左视图。 图3是图1的俯视图。 图4是图1中加载机构5的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些 实施例。 实施例1 在图1、2、3中，本实施例的转轮式桥路面铺装疲劳试验机由驱动轴1、转轮2、轮轴 3、汽车车轮4、加载机构5、驱动轴支架6、混凝土基座7、试件支座8、试件9、电动机10、减速 器11、联轴器12、轴承支撑13联接构成。 在混凝土基座7上用螺纹紧固联接件固定联接有电动机10和减速器11，电动机 10的输出轴用键联接件与减速器11相联，减速器11的输出轴用联轴器12与驱动轴1相 联。在混凝土基座7上用螺纹紧固联接件固定联接有驱动轴支架6，驱动轴支架6上端用 螺纹紧固联接件固定联接有轴承支撑13，驱动轴1安装在轴承支撑13上，驱动轴1上用键 联接件固定联接有转轮2，电动机10旋转，经减速器11减速，带动驱动轴1转动，驱动转轮 2转动。转轮2的径向均布加工有8道U形槽，在每一道U形槽内同一直径长度上安装有1 根轮轴3，轮轴3与转轮2之间安装有轴承。每根轮轴3上用联接件固定联接安装两个汽车 车轮4，汽车车轮4与轮轴3之间安装有轴承。在混凝土基座7上设置有试件支座8，试件 支座8上放置有试件9，试件支座8的高度可进行调整。本实施例的试件9是由钢箱梁构件 和在其面板上铺筑的沥青混凝土铺装层构成，这种试件9模拟钢制桥梁表面铺筑的沥青混 凝土铺装层结构。 在每根轮轴3上以及轮转2的外侧用联接件固定联接安装有加载机构5，加载机构 5用于对汽车车轮4加载。调整试件支座8的高度或添加垫片的方式可实现加载机构5对汽车车轮4的加载量进行调节。 图4给出了本实施例加载机构5的结构示意图，在图4中，本实施例的加载机构5 由轮轴托架5-l、外弹簧座5-2、弹簧5-3、导杆5-4、内弹簧座5-5联接构成。在转轮2的外 侧面上用螺纹紧固联接件联接有轮轴托架5-1和内弹簧座5-5，外弹簧座5-2套装在轮轴3 的外部，内弹簧座5-5与外弹簧座5-2之间安装有弹簧5-3，弹簧5-3为弹性器件的一个实 施例，本实施例的弹簧5-3为压縮弹簧，弹簧5-3对轮轴3加载，调整弹簧5-3的弹力，对轮 轴3加载不同的负荷，轮轴3、内弹簧座5-5、外弹簧座5-2上加工有孔，安装在轮轴托架5-1 上的导杆5-4依次穿过轮轴3、外弹簧座5-2、弹簧5-3、内弹簧座5_5上的孔联接成本实施 例的加载机构5，导杆5-4将加载机构5固定在轮轴3上。 本实施例的转轮式桥路面铺装疲劳试验机可进行模拟重载车辆在钢桥梁上行驶 时桥路面铺装层的实际受力状况。试验开始前，将预先制作好的试件9放置在试件支座8 上，利用多个千斤顶调整试件9顶面的高度，即调整试件9顶表面与驱动轴1之间的间距， 缓慢地转动转轮2，逐次检测并调整汽车车轮4对试件9的轮压直至弹簧5-3被压縮时，试 件9顶面承受的汽车车轮4的压力符合设计要求，然后以调整试件支座8的高度或加减垫 片的方式固定试件9的标高和位置，启动电动机IO，汽车车轮4在试件9上滚动碾压，对试 件9进行加载抗疲劳试验。 在本实用新型的基础上可在试件9的下部中间位置安装监测跨中挠度的位移传 感器，通过计算机控制系统，实现对试件9的变形量的实时监控。试验时，转轮2转动带动 8组汽车轮依次在试件9表面碾压通过，模拟重载汽车行驶的实际情况，实现对试验铺装 层快速的加载试验。在本实用新型的基础上还可在混凝土基座7上设置环境箱，将转轮和 试件置于一个封闭的空间内，环境箱内设置加热器、制冷器、喷雾器，模拟夏天高温、冬天低 温、阴雨天气环境。在环境箱内设置温度传感器、湿度传感器，通过计算机控制系统对环境 箱内的温度和湿度进行控制和记录。这种结构的转轮式桥路面铺装疲劳试验机与传统的单 轮足尺试验方式相比，克服了现行试验装置实验数据不准确、试验时间长、工效低的缺点， 不仅在受力和变形上更接近于钢桥面铺装的实际情况，而且试验时间大大縮短，试验效率 大幅提高，还可以针对超载重车、高温、低温或阴雨天气条件下的钢桥面铺装的技术问题进
行专项研究和验证。 实施例2 在本实施例中，转轮2上在同一径向的圆周方向上均部安装有4根轮轴3，每根轮 轴3上用联接件固定联接安装有2个汽车车轮4，在每根轮轴3上以及转轮2的外侧用联接 件固定联接安装有加载机构5。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。 实施例3 在本实施例中，转轮2上在同一径向的圆周方向上均部安装有1根轮轴3，轮轴3 上用联接件固定联接安装有2个汽车车轮4，在轮轴3上以及转轮2的外侧用联接件固定联 接安装有加载机构5。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。 实施例4 在以上的实施例1 3中，转轮2上在同一径向的圆周方向上均部安装的轮轴3 个数与相应的实施例相同，每根轮轴3上用联接件固定联接安装有1个汽车车轮4，在每根 轮轴3上以及转轮2的外侧用联接件固定联接安装有加载机构5。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例l相同。 实施例5 在以上的实施例1 4中，加载机构5的弹性器件为弹簧钢板，加载机构5的其它 零部件以及零部件的联接关系与实施例l相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施 例l相同。 实施例6 在以上的实施例1 4中，加载机构5的弹性器件为液压油缸，加载机构5的其它 零部件以及零部件的联接关系与实施例l相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施 例l相同。 实施例7 在以上的实施例1 4中，加载机构5的弹性器件为气缸，加载机构5的其它零部 件以及零部件的联接关系与实施例l相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1 相同。 根据上述原理还可设计出另外一种具体结构的转轮式桥路面铺装疲劳试验机，但 均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种转轮式桥路面铺装疲劳试验机，其特征在于在混凝土基座(7)上设置有电动机(10)、减速器(11)、驱动轴支架(6)、可调整高度的试件支座(8)，试件支座(8)上设置有试件(9)，驱动轴支架(6)上端设置有轴承支撑(13)，电动机(10)通过减速器(11)与设置在轴承支撑(13)上的驱动轴(1)相联，驱动轴(1)上设置有转轮(2)，转轮(2)上在同一径向的圆周方向上至少设置有1根轮轴(3)，每根轮轴(3)上设置有1个或2个在试件(9)上滚动的汽车车轮(4)以及与转轮(2)联接的加载机构(5)。
2. 按照权利要求1所述的转轮式桥路面铺装疲劳试验机，其特征在于所说的加载机构 (5)为在转轮(2)外侧面上设置有轮轴托架(5-1)和内弹簧座(5-5)，外弹簧座(5-2)设 置在轮轴(3)上，内弹簧座(5-5)与外弹簧座(5-2)之间设置有弹性器件，设置在轮轴托架 (5-1)上的导杆(5-4)依次穿过轮轴(3)、外弹簧座(5-2)、弹性器件、内弹簧座(5-5)。
3. 按照权利要求2所述的转轮式桥路面铺装疲劳试验机，其特征在于所说的弹性器 件为弹簧(5-3)或弹簧钢板或液压油缸或气缸。
4. 按照权利要求l所述的转轮式桥路面铺装疲劳试验机，其特征在于所说的试件(9) 是由钢箱梁构件和在其面板上铺筑的沥青混凝土铺装层构成。
专利摘要一种转轮式桥路面铺装疲劳试验机，在混凝土基座上设置有电动机、减速器、驱动轴支架、可调整高度的试件支座，试件支座上设置有试件，驱动轴支架上端设置有轴承支撑，电动机通过减速器与设置在轴承支撑上的驱动轴相联，驱动轴上设置有转轮，转轮上在同一径向的圆周方向上至少设置有1根轮轴，每根轮轴上设置有1个或2个在试件上滚动的汽车车轮以及与转轮联接的加载机构。本实用新型真实地模拟了汽车对路面的加载情况，克服了现行试验装置实验数据不真实、试验时间长、工效低的缺点，可大幅度缩短试验时间，提高工效。本实用新型具有设计合理、结构简单、试验时间短、试验费用低等优点，可以模拟不同车辆载荷在不同温度条件下对路面的作用。
文档编号G01N3/34GK201449360SQ20092003362
公开日2010年5月5日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者张志宏 申请人:张志宏