一種鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁橋面鋪裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼橋面與鋪裝 層界面剪切試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路橋梁建設(shè)事業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展高峰。大跨徑鋼箱梁 結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)越來(lái)越多。鋼橋面鋪裝作為橋梁結(jié)構(gòu)重要組成部分，在車輛荷載、環(huán)境溫度 變化等因素綜合下，鋼橋面與鋪裝層界面破壞是剛橋面鋪裝的主要病害之一，具體表現(xiàn)為 推擠永久變形和脫層、裂縫等病害。鋼橋面鋪裝層破壞的力學(xué)原因主要是：一、橋面縱坡的 存在，引起層間界面橫向和縱向的剪應(yīng)力；二、鋪裝層之間不同材料熱膨脹系數(shù)與熱收縮系 數(shù)不同產(chǎn)生的剪應(yīng)力；三、車輛加速或剎車時(shí)在界面產(chǎn)生的縱向剪應(yīng)力。為此，鋼橋面鋪裝 層的剪切性能是鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的重要力學(xué)指標(biāo)，需要準(zhǔn)確的測(cè)試。
[0003] 對(duì)于復(fù)合結(jié)構(gòu)界面層抗剪性能評(píng)價(jià)，國(guó)外主要采用力學(xué)分析，而國(guó)內(nèi)主要采用試 驗(yàn)研究。結(jié)合國(guó)內(nèi)外多年界面層的剪切試驗(yàn)研究，剪切試驗(yàn)主要分為直接剪切和斜剪。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了一種用于測(cè)試路面層間剪切疲勞試件的夾具及方法，只考慮了 車輛對(duì)路面的水平摩擦力，忽略了車輛的垂直壓力，而這兩種力都可以產(chǎn)生剪應(yīng)力，明顯不 符合鋪裝層實(shí)際狀態(tài)；斜剪試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是試件與試模在接觸時(shí)會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中， 對(duì)試驗(yàn)有一定的影響。因此，目前現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置不能準(zhǔn)確測(cè)量鋼橋面鋪裝層的剪切特性， 會(huì)存在試驗(yàn)偏差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型提供了一種鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)裝置，能夠兼容多種試驗(yàn)條 件，并且該鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方法易操作，能準(zhǔn)確測(cè)得不同 剪切應(yīng)力情況下的切應(yīng)變，為研究界面非線性粘結(jié)滑移狀態(tài)的剪切特性提供依據(jù)。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種鋼橋面與鋪裝層界 面剪切試驗(yàn)裝置，包括材料試驗(yàn)機(jī)，和材料試驗(yàn)機(jī)連接的控制臺(tái)；環(huán)境箱設(shè)置在材料試驗(yàn)機(jī) 內(nèi)側(cè)；環(huán)境箱內(nèi)側(cè)上部設(shè)置加載桿，加載桿上端貫穿材料試驗(yàn)機(jī)頂部，加載桿下端連接三 分點(diǎn)加載模具，三分點(diǎn)加載模具的正下方為支撐平臺(tái)，工作狀態(tài)下試件放置在三分點(diǎn)加載 模具和支撐平臺(tái)之間；試件從下到上分為鋼板層、粘結(jié)層、鋪裝層，脫空層設(shè)置在粘結(jié)層中 間占高度三分之一的空間，應(yīng)變片貼在涂有環(huán)氧樹(shù)脂材料的試件側(cè)面。
[0007] 本實(shí)用新型技術(shù)方案中提供的一種鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)裝置，能夠兼容 多種試驗(yàn)條件，并且該鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方法易操作，能準(zhǔn) 確測(cè)得不同剪切應(yīng)力情況下的切應(yīng)變，為研究界面非線性粘結(jié)滑移狀態(tài)的剪切特性提供依 據(jù)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0008] 1、采用疊層梁模型，符合實(shí)際橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，受力比直接剪切試驗(yàn)和壓剪試驗(yàn)更 接近于車輛運(yùn)速行駛狀態(tài)。
[0009] 2、由于鋼板和瀝青鋪裝材料的模量不同，在界面處產(chǎn)生較大剪應(yīng)力和剪切變形， 同時(shí)在瀝青鋪裝層最低端的線應(yīng)變與鋼板頂端線應(yīng)變不等，即界面處線應(yīng)變發(fā)生突變，利 用線應(yīng)變和剪應(yīng)變的關(guān)系，將界面剪切應(yīng)變的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)線應(yīng)變的測(cè)量。
[0010] 3、根據(jù)行車速度，設(shè)計(jì)荷載以及氣候環(huán)境，可以調(diào)整荷載大小，溫度以及加載速 率。
[0011] 4、試驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在環(huán)境箱中模擬不同溫度條件下，準(zhǔn)確測(cè)試鋼橋 面鋪裝層界面的線應(yīng)變，繼而推導(dǎo)出界面層的剪應(yīng)力和剪切應(yīng)變關(guān)系，測(cè)量出界面抗剪性 能，使剪切試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確反應(yīng)界面的剪切特性，完善現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的不足。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和本實(shí)用新型的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0013] 圖1是本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是試件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖中，1.材料試驗(yàn)機(jī)，2.支撐平臺(tái)，3.環(huán)境箱，4.鋼板層，5.脫空層，6.粘結(jié)層， 7.鋪裝層，8.應(yīng)變片，9.三分點(diǎn)加載模具，10.加載桿，11.控制臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017] 本實(shí)用新型提供一種鋼橋面與鋪裝層界面剪切試驗(yàn)方法，包括
[0018] 步驟一，制作試件：
[0019] 1)成型鋼板：在機(jī)床上將鋼板加工成疊層梁試件所需尺寸大小；
[0020] 2)表面處理：根據(jù)對(duì)鋼板要求的粗糙程度，使用噴砂機(jī)拋光鋼板，對(duì)于鋼板邊角 拋光不到的部分，用手砂輪進(jìn)行人工打磨；
[0021] 3)鋪設(shè)粘結(jié)層：試件的粘結(jié)層根據(jù)不同的瀝青混合料采用不同的施工方式，試件 中間三分之一距離處不鋪設(shè)粘結(jié)層，形成脫空層即純彎段；
[0022] 4)瀝青混合料鋪筑：粘結(jié)層完成后，等待其固化完成即可鋪筑瀝青混合料，形成 鋪裝層；
[0023] 5)成型復(fù)合小梁試件：采用輪碾成型法成型板式試件，靜置待其冷卻后，脫模然 后沿底層鋼板輪廓切割成疊層梁試件；
[0024] 6)貼應(yīng)變片：貼應(yīng)變片前，為封住切割面的空隙和凹槽需在疊層梁試件側(cè)面刷上 一層環(huán)氧樹(shù)脂或其他同性質(zhì)材料，應(yīng)變片應(yīng)與疊層梁側(cè)面黏結(jié)緊密，不含氣泡；
[0025] 步驟二，保溫：將已制作好的試件、三分點(diǎn)加載模具、支撐平臺(tái)置于環(huán)境箱中，保溫 時(shí)間4小時(shí)以上，具體的試驗(yàn)溫度根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定，溫度范圍為-10°C~70°C;
[0026] 步驟三，剪切試驗(yàn)：先將三分點(diǎn)加載模具間距調(diào)整到距試件兩端三分之一處位 置，通過(guò)啟動(dòng)加載桿，使三分點(diǎn)加載模具向下運(yùn)動(dòng)，三分點(diǎn)加載模具下降的速度為：1. 5~ 10mm/min，通過(guò)試件上應(yīng)變片測(cè)得的線應(yīng)變，根據(jù)實(shí)際加載值求出剪應(yīng)力，繼而推導(dǎo)出界面 層的剪應(yīng)力和剪切應(yīng)變關(guān)系，測(cè)量界面抗剪性能。
[0027] 進(jìn)一步的，所述步驟三的剪切試驗(yàn)，通過(guò)將實(shí)際加載值換算出對(duì)應(yīng)的荷載，將測(cè)得 的對(duì)應(yīng)荷載下的線應(yīng)變，然后再通過(guò)公式（1)轉(zhuǎn)化為界面層的平均剪切應(yīng)變，通過(guò)直接測(cè) 定的線應(yīng)變根據(jù)公式（