(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210542180.0 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 山东省交通科 学研究院 地址 250000 山东省济南市天桥区无影山 中路38号 (72)发明人 张正超　韦金城　闫翔鹏　马士杰　 徐钦升　张晓萌　王光勇　吴文娟　 孙强　孙岳　韩烨　徐希忠　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 专利代理师 王臣超 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01B 11/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装 置及使用方法 (57)摘要 本发明涉及道路工程监测技术领域， 具体为 一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置及 使用方法， 所述装置包括门式支架、 门式支架驱 动装置、 门式支架紧固装置、 模型轨道、 足尺路面 模型、 作动器、 弯沉测试支架、 弯沉测试梁、 位移 传感器和轮胎， 模型轨道设置在足尺路面模型纵 向方向的两侧， 门式支架驱动装置驱动门式支架 在模型轨道上往复运动， 门式支架上设置有作动 器， 作动器控制轮胎向足尺路面模 型的表面上的 施加荷载， 多个位移传感器间距分布在弯沉测试 梁的下方， 位移传感器测试以轮胎中心为中心的 足尺路面模 型纵向方向上不同位置的弯沉值， 进 行多结构路面结构的动态弯沉测试、 实时动态模 量采集及长期性能观测。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115078103 A 2022.09.20 CN 115078103 A 1.一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 包括门式支架(1)、 门式 支架驱动装置(2)、 模 型轨道(9)、 足尺路面模 型、 作动器(4)、 弯沉测试支架(7)、 弯沉测试梁 (8)、 位移传感器和轮胎(11)， 所述的模 型轨道(9)设置在足尺路面模 型纵向方向的两侧， 门 式支架驱动装置(2)能够驱动门式支架(1)在 模型轨道(9)上往复运动， 所述的门式支架(1) 上设置有作动器(4)， 所述的作动器(4)用于驱动轮胎(11)向足尺路面模 型的表面上施加荷 载， 多个所述的位移传感器间距分布在弯 沉测试梁(8)的下方， 所述的位移传感器用于获取 足尺路面模型纵向方向上以两个 轮胎(11)轮隙中心为中心的不同位置的弯沉 值。 2.根据权利要求1所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的足尺路面模型包括： 足尺试槽、 土基层、 底基层、 下基层、 上基层、 柔性基层、 下面层、 中 面层和上面层； 所述的足尺试槽为钢筋混凝土试槽， 所述的钢筋混凝土试槽内设置有上述 各层位按照不同设计方案组合而成的混合层。 3.根据权利要求2所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的弯沉测试梁(8)设置在弯沉测试支架(7)上， 所述的弯沉测试支架(7)包括横梁支架和 竖梁， 所述的横梁支架横跨模型轨道(9)并安装在模型轨道上， 所述的模型轨道(9)设置在 足尺试槽的顶部边缘处， 所述的弯 沉测试梁(8)沿足尺路面模型纵向与横梁支架垂 直连接， 所述的竖梁底端与 弯沉测试梁(8)一端 连接， 所述的竖梁顶端与 弯沉测试梁(8)通过斜梁连 接。 4.根据权利要求2所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的弯沉测试支架(7)包括横梁支架和纵梁， 所述的横梁支架横跨模型轨道(9)， 所述的模 型轨道(9)设置在足尺试槽的顶部边缘处， 所述的纵梁沿足尺路面模型纵向上与横梁支架 垂直连接， 所述的纵梁下方设置有与 纵梁平行的弯沉测试梁(8)， 所述的弯沉测试梁(8)与 纵梁可拆卸连接 。 5.根据权利要求4所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的位移传感器与弯沉测试梁(8)的底面可拆卸连接， 所述 位移传感器为激光 位移传感器。 6.根据权利要求5所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的门式支架(1)与模型轨道(9)的连接处设置有门式支架 紧固装置(3)， 所述的门式支架 紧固装置(3)包括底板一(5)和螺栓， 所述的底板一(5)与门式支架(1)底部连接， 所述底板 一(5)通过螺 栓与模型轨道(9)可拆卸连接 。 7.根据权利要求6所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的弯沉测试支架(7)与模 型轨道(9)的连接处设置有弯沉测试梁紧固装置(10)， 所述的弯 沉测试梁紧固装置(10)包括底板二(6)和螺栓， 所述的底板二(6)与弯沉测试支架(7)底部 连接， 所述的底板二(6)通过螺 栓与模型轨道(9)可拆卸连接 。 8.根据权利要求7所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置， 其特征在于： 所 述的作动器(4)通过螺栓 设置在门式支架(1)上， 所述的作动器(4)驱动轮胎 支架运动， 所述 的轮胎支 架上安装轮胎(1 1)。 9.根据权利要求8所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置的使用方法， 其 特征在于： 包括以下步骤： S1.根据将要建 设的路面结构铺筑同结构的足尺路面模型； S2.安装动态 弯沉测试装置；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115078103 A 2S3.在足尺路面模型 上按需选择测试点， 将动态 弯沉测试装置移动至测试点； S4.通过作动器对足尺路面模型的地面施加不同荷载， 通过位移传感器测定路面变形 值； 在S1中， 一种结构的足尺路面模型的铺筑方法包括以下步骤： A1.土基施工： 铺 筑好足尺试槽后， 将 实体道路路基挖方土或实际所用路基填土通过运 料车运送至足尺试槽； 将土分层摊铺至足尺试槽之上并采用压路机分层压实至设计标高； A2.底基层施工： 将水泥稳定碎石拌合站生产的水泥稳定碎石混合料通过运料车运至 足尺试槽， 采用摊铺机将水泥稳定碎石混合料摊铺至土基之上并用压路机进行压实， 压实 结束后覆盖 土工布并洒水进行养生； A3.基层施工： 将水泥稳定碎石拌合站生产的水泥稳定碎石混合料通过运料车运至足 尺试槽， 采用摊铺机将水泥稳定碎石混合料摊铺至底基层之上并用压路机进行压实， 压实 结束后喷洒透层油进行养生； A4.下面层施工： 在养生结束后的基层表面喷洒同步碎石封层， 将沥青拌合楼生产的下 面层热拌沥青混合料通过运料车运至足尺试槽， 采用摊铺机将热拌沥青混合料摊铺至基层 之上， 并用压路机进行压实； A5.中面层施工： 在养生结束的下面层上喷洒粘层油， 将沥青拌合楼生产的中面层热拌 沥青混合料通过运料车运至足尺试槽， 采用摊铺机将热拌沥青混合料摊铺至基层之上， 并 用压路机进行压实； A6.上面层施工： 在养生结束的中面层上喷洒粘层油， 将沥青拌合楼生产的上面层热拌 沥青混合料通过运料车运至足尺试槽， 采用摊铺机将热拌沥青混合料摊铺至基层之上， 并 用压路机进行压实； 在S2中， 通过螺栓将动态弯沉测试装置的纵梁通过螺栓安装在横梁之上； 再将弯沉测 试梁(8)通过螺栓安装在纵梁上， 将高精度激光位移传感器通过螺栓按一定间距安装在动 态弯沉测试装置的弯沉测试梁(8)上， 高精度激光位移传感器底部与待测试路面顶面间距 离按照不同型号激光 位移传感器的测试精度及测试要求进行设置； 在S3中， 将动态弯沉测试装置的横梁通过T型螺栓安装在足尺试槽的反力基础 之上， 反 力基础即为 足尺试槽的边缘的钢筋混凝土结构， 模 型轨道(9)设置在反力基础上， 门式支架 作为反力基础的反力架， 确保动态弯沉测试装置的纵梁末端第一个高精度激光位移传感器 位于待测试点的正上 方即两加载轮胎(1 1)中心处； 在S4中， 通过改变作动器(4)的参数设置然后通过加载轮胎(11)对测试路面施加不同 大小、 不同频率、 不同波 形的垂直荷载， 通过动态弯 沉测试装置测定某个测定点的动态弯 沉 值、 动态弯沉盆、 动态模量时， 具体步骤为： 先将弯沉测试梁(8)下放至轮胎(11)中心， 控制 作动器(4)施加所需荷载， 弯 沉测试梁(8)上的传感器可实时记录不同位置处弯 沉值的动态 变化， 弯沉测试梁(8)保持水平状态， 通过各激光位移传感器测定路面变形值， 通过多个激 光位移传感器测得多个点的变形值， 进行模量反算。 10.根据权利要求9所述的一种基于足尺路面模型的动态弯沉测试装置的使用方法， 其 特征在于： 在在S4中， 通过各激光位移传感器测 定路面变形值时， 测试需分两次进行， 第一 次， 作动器(4)下接的轮胎(11)轮隙中心与首端测头对应时， 此时轮胎(11)与地面刚刚接 触， 施加的荷载小于5kN； 将 轮隙中心处的测试点位记 为C1其后测试点位依次为C2 ‑Cn,所测权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115078103 A 3