專利名稱：道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路與鐵道工程基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于道板床或水泥混凝土路面基礎(chǔ)脫空試驗的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
無砟軌道、公路等作為狹長的線形構(gòu)筑物，具有覆蓋地域跨度大、范圍廣等特點。 這類結(jié)構(gòu)的路基性能受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地貌、路基填料、施工質(zhì)量控制、行車荷載及溫濕外界環(huán)境等多方面因素的影響。由于路基土本身的不均勻性和外界影響因素的不均勻性，從空間分布形式來分，路基的不均勻變形可以分為縱向不均勻變形和橫向不均勻變形。上述的路基縱向不均勻變形主要是源于以下因素沿線土質(zhì)的差異(包括地基土層的性質(zhì)、厚度不一、路基填料在物理、力學(xué)特性方面的差異)，路基土壓實度的施工變異性，半填半挖的路基形式和沿線路橋(涵)過渡段的結(jié)構(gòu)性差異等。上述的路基橫向不均勻變形體現(xiàn)在路基土本身沿橫向的不均勻變化，以及行車荷載作用沿路基橫向分布的差異。尤其在軟土地區(qū)，高路堤在“梯形” 土體自重作用下，在路基頂面通常會形成“盆狀”沉降斷面，一般將這種沉降盆假設(shè)為拋物線或正弦曲線形。當(dāng)路基的不均勻變形過大時，行車荷載和溫度荷載不足以使路基的面層與其下部結(jié)構(gòu)層接觸，道床板將呈現(xiàn)簡支結(jié)構(gòu)或懸臂結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，而使路基的面層應(yīng)力劇增，嚴(yán)重影響到道床板的使用壽命。按目前的道板床室內(nèi)試驗技術(shù)水平，缺乏一套精確模擬現(xiàn)場道床板脫空結(jié)構(gòu)的科學(xué)方法。如圖I所示為現(xiàn)有的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，上層為道板床1，下層為支承層2。將沉降盆模擬為均一厚度的脫空區(qū)域11、12、13，以等差脫空數(shù)列形式模擬沉降盆，且在不同脫空厚度中間用水泥混凝土支承條21、22間隔，道床板的縱向脫空區(qū)域也以等同脫空尺寸模擬。但上述現(xiàn)有的道床板試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場工程實際差距較大，無法精確模擬現(xiàn)場脫空結(jié)構(gòu)的空間分布，且支撐條的存在增加了分析的難度，影響到分析的精確度。上述試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)存在以下技術(shù)問題亟待解決I、脫空結(jié)構(gòu)的空間分布模擬失真路基的空間不均勻變形體現(xiàn)在路基土本身沿縱向、橫向的不均勻變化，以及行車荷載作用沿路基橫向分布的差異。尤其在軟土地區(qū)，高路堤會形成縱向不均勻變形、橫向 “盆狀”沉降斷面的道床板脫空空間分布。在室內(nèi)試驗?zāi)M時，常常將不均勻脫空結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成單一脫空厚度結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，無法精確獲得與現(xiàn)場工程較為一致的試驗結(jié)果。2、脫空結(jié)構(gòu)的時間分布模擬失真道床板在使用過程中，由于填封縫材料質(zhì)量問題或其工藝不當(dāng)，雨水沿道板床接裂縫下滲，在行車荷載反復(fù)作用下，形成有壓水在板底接裂縫處和板邊高速流動，對支承層的頂面進(jìn)行沖刷，細(xì)顆粒從接裂縫處和板邊被帶到道床板頂面產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，隨著細(xì)顆粒的不斷被帶出導(dǎo)致道床板板底脫空。現(xiàn)有的脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)無法體現(xiàn)板底脫空結(jié)構(gòu)隨時間的變化過程。3、脫空區(qū)域間支承情況模擬失真為模擬道床板脫空結(jié)構(gòu)的不同脫空厚度，現(xiàn)有的做法是將道床板的板底劃分為不等厚度的脫空區(qū)域，每個區(qū)域間用水泥混凝土砂漿條支承。這種模擬結(jié)構(gòu)人為地分割了脫空區(qū)域之間的連續(xù)性，且中間用水泥混凝土砂漿支承條嚴(yán)重破壞了脫空區(qū)域水泥混凝土板的應(yīng)力集中現(xiàn)象，必然導(dǎo)致檢測結(jié)果與實際情況不符。另一方面，上述現(xiàn)有脫空結(jié)構(gòu)的模擬情況與目前的理論模型假設(shè)條件不吻合，導(dǎo)致室內(nèi)實驗與力學(xué)計算結(jié)果不一致。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種精度高的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種精度高的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)上層及結(jié)構(gòu)下層；在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間設(shè)置有硫磺砂漿材料的熱敏結(jié)構(gòu)層， 所述熱敏結(jié)構(gòu)層中設(shè)置有分區(qū)控制的發(fā)熱部件；某一分區(qū)控制的所述發(fā)熱部件發(fā)熱后融化該分區(qū)的所述熱敏結(jié)構(gòu)層，在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間形成分區(qū)控制的脫空區(qū)域。較佳地，所述熱敏結(jié)構(gòu)層包括沿道床板基礎(chǔ)深度分布的多個分層，在各所述分層中分別設(shè)置分層控制的所述發(fā)熱部件。較佳地，所述熱敏結(jié)構(gòu)層在道床板基礎(chǔ)深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。較佳地，所述熱敏結(jié)構(gòu)層在道床板基礎(chǔ)平面上為規(guī)則分布或不規(guī)則分布。較佳地，所述脫空區(qū)域為凸形或凹形。較佳地，所述發(fā)熱部件為電阻絲。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，采用硫磺砂漿作為熱敏材料，按照任意脫空形式，預(yù)先布置在假定的板底脫空區(qū)域，待道床板或支撐板實際施工完畢后，通過通電加溫的方法將預(yù)埋的熱敏材料融化，從而在不同空間分布、時間變化中實現(xiàn)精確模擬板底脫空區(qū)域的技術(shù)目的。由此本發(fā)明具有以下有益效果I、精確模擬板底脫空形態(tài)的空間分布硫磺砂漿在預(yù)熱條件下呈熔融狀態(tài)，可以按照現(xiàn)場模具將其做成任意形狀，能精確模擬路基在路基土本身沿縱向、橫向的不均勻變化，待室內(nèi)試驗?zāi)Ｐ筒荚O(shè)完畢之后通電加溫，硫磺砂漿融化即可獲得與現(xiàn)場工程較為一致的彎沉盆曲線。2、精確模擬板底脫空形態(tài)的時間分布將硫磺砂漿分層填筑，每層設(shè)置獨立的發(fā)熱部件(如電阻絲組成的通電加熱網(wǎng))， 在試驗過程中由上而下加熱不同分層的硫磺砂漿，即可精確獲得板底脫空形態(tài)隨時間的變化過程。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是現(xiàn)有的脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的原理示意圖。圖3是圖2中熱敏材料的布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明中硫磺砂漿的熬制過程示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)一簡化的結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)上層1，結(jié)構(gòu)下層2。在結(jié)構(gòu)上層I與結(jié)構(gòu)下層2之間，設(shè)置有硫磺砂漿材料的熱敏結(jié)構(gòu)層3， 熱敏結(jié)構(gòu)層3中設(shè)置有分區(qū)控制的發(fā)熱部件4 (本實施例中為電阻絲)。如圖3所示，本發(fā)明的原理在于，分區(qū)控制的發(fā)熱部件41、42、43中的一個或一部分發(fā)熱后，融化對應(yīng)的該分區(qū)的熱敏結(jié)構(gòu)層3，在結(jié)構(gòu)上層I與結(jié)構(gòu)下層2之間形成分區(qū)控制的凸形或凹形的脫空區(qū)域。因此本發(fā)明的試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)可以控制脫空區(qū)域的分布。在不同的具體實施中，熱敏結(jié)構(gòu)層3包括沿道床板基礎(chǔ)深度分布的多個分層，在各分層中分別設(shè)置分層控制的發(fā)熱部件4。因此本發(fā)明的試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)可以控制脫空區(qū)域隨時間變化。在其他具體實施例中，熱敏結(jié)構(gòu)層3還可在道床板基礎(chǔ)深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。另外，熱敏結(jié)構(gòu)層3在道床板基礎(chǔ)平面上還可以為規(guī)則分布或不規(guī)則分布。因此，硫磺砂漿材料的熱敏結(jié)構(gòu)層在實施中可以按照現(xiàn)場模具做成任意形狀，具有很大的靈活性。如圖4所示，本發(fā)明的脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)一具體實施例，沿深度方向依次為道床板A、支承臺B、基床C、土基D，在結(jié)構(gòu)中間還設(shè)置多點位移計E，另外在相應(yīng)位置設(shè)置位移傳感器、加速度傳感器、立交應(yīng)變花等常規(guī)測試部件。本實施例中的支承臺B即為圖2中的結(jié)構(gòu)上層，基床C為圖2中的結(jié)構(gòu)下層。在支承臺B與基床C之間設(shè)置熱敏結(jié)構(gòu)層3，設(shè)置在熱敏結(jié)構(gòu)層3中的電阻絲未作圖示。 如圖5所示以硫磺砂漿作為該熱敏性預(yù)埋材料，硫磺砂漿的配置過程如下(I)先將成塊的硫磺破碎，按質(zhì)量配合比稱量裝入容器內(nèi)。熬制時，為避免爐火直接加熱硫磺導(dǎo)致硫磺升華，采用間接加熱法熬制硫磺，以確保熬制溫度不至于過高，在 135°C至140°C下加熱硫磺融化、脫水。邊融化邊均勻攪拌，防止局部溫度過高導(dǎo)致硫磺升華。(2)當(dāng)硫磺完全加熱融化后，將干燥的石英砂均勻地加入液態(tài)硫磺內(nèi)，攪拌均勻后再加入石墨和水泥不停攪拌，并升溫至150°C至155°C攪拌均勻。(3)將聚硫乙膠緩慢、均勻地加入硫磺砂漿中，加強攪拌，排除氣泡，溫度控制在 150°C至160°C，不能超過170°C，否則聚硫乙膠分解。(4)熬制3至4小時，待硫磺砂漿液體變得均勻、顏色一致抱沫完全消失時，說明硫磺砂衆(zhòng)熬制完成，可燒筑入模。燒筑入模時密切注意有無沉陷、不密實、分層現(xiàn)象。燒筑時
5降溫至140°C至150°C，同時預(yù)埋入一段電阻絲(一根3千瓦的電阻絲平均截成4段，每段做成W型，每個硫磺砂漿臨時支座內(nèi)埋一段)，硫磺砂漿冷卻后很快產(chǎn)生強度。為了在工程中廣泛運用硫磺材料，硫磺砂漿必須具有一定的技術(shù)性能，如下表所示
權(quán)利要求
1.一種道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)上層及結(jié)構(gòu)下層；其特征在于在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間設(shè)置有硫磺砂漿材料的熱敏結(jié)構(gòu)層，所述熱敏結(jié)構(gòu)層中設(shè)置有分區(qū)控制的發(fā)熱部件；某一分區(qū)控制的所述發(fā)熱部件發(fā)熱后融化該分區(qū)的所述熱敏結(jié)構(gòu)層，在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間形成分區(qū)控制的脫空區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熱敏結(jié)構(gòu)層包括沿道床板基礎(chǔ)深度分布的多個分層，在各所述分層中分別設(shè)置分層控制的所述發(fā)熱部件。
3.如權(quán)利要求I所述的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熱敏結(jié)構(gòu)層在道床板基礎(chǔ)深度上為厚度均勻分布或厚度不均分布。
4.如權(quán)利要求I所述的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，其特征在于所述熱敏結(jié)構(gòu)層在道床板基礎(chǔ)平面上為規(guī)則分布或不規(guī)則分布。
5.如權(quán)利要求I所述的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，其特征在于所述脫空區(qū)域為凸形或凹形。
6.如權(quán)利要求I至5任一所述的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，其特征在于所述發(fā)熱部件為電阻絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)上層及結(jié)構(gòu)下層；在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間設(shè)置有硫磺砂漿材料的熱敏結(jié)構(gòu)層，所述熱敏結(jié)構(gòu)層中設(shè)置有分區(qū)控制的發(fā)熱部件；某一分區(qū)控制的所述發(fā)熱部件發(fā)熱后融化該分區(qū)的所述熱敏結(jié)構(gòu)層，在所述結(jié)構(gòu)上層與所述結(jié)構(gòu)下層之間形成分區(qū)控制的脫空區(qū)域。本發(fā)明的道床板基礎(chǔ)脫空試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)，采用硫磺砂漿作為熱敏材料，按照任意脫空形式，預(yù)先布置在假定的板底脫空區(qū)域，待道床板或支撐板實際施工完畢后，通過通電加溫的方法將預(yù)埋的熱敏材料融化，從而在不同空間分布、時間變化中實現(xiàn)精確模擬板底脫空區(qū)域的技術(shù)目的。
文檔編號G01N33/38GK102608297SQ20121004270
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者劉偉杰, 徐一峰, 黃崇偉 申請人:上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院