[发明专利]钢桥面与铺装界面剪切试验装置

说明书

技术领域

本发明属于公路钢结构桥梁桥面铺装技术领域，涉及钢桥面铺装结构力学特性的测试装置，尤其是钢桥面与铺装界面剪切试验装置。

背景技术

我国已建和在建的跨越江河、岛屿、海湾、峡谷的大跨径钢桥已逾百座，桥面系统普遍采用正交异性板和沥青混凝土铺装。钢桥面铺装在行车荷载、温度变化及桥梁振动等因素的综合影响下，受力与变形复杂，各种病害频发，使用寿命远低于预期。钢桥面与铺装界面破坏是钢桥面铺装的主要病害形式之一。由于钢桥面板较为光滑，且易受环境温度变化的影响，尤其夏季高温期桥面实测温度可达70℃，界面成为铺装结构中的薄弱环节，在车辆荷载的作用下容易因粘结失效而产生破坏。界面破坏将导致钢桥面铺装结构产生脱层、滑移、拥包和开裂等病害，外界的水将直接侵入铺装内部和钢桥面板，导致铺装体系崩溃性破坏，并诱发钢桥面板在应力腐蚀环境中锈蚀和断裂，危害桥梁结构安全。因此，界面是影响钢桥面铺装使用性能和使用寿命的关键因素之一。

钢桥面与铺装界面破坏的力学原因主要包括：（1）车辆加速或刹车导致界面产生的纵桥向剪应力；（2）钢桥面板与铺装复合结构在车辆荷载作用下弯曲变形导致界面产生横桥向和纵桥向剪应力；（3）由于桥面斜坡在界面横向和纵向引起的剪应力；（4）由于钢与铺装材料热膨胀与热收缩系数差异引起的剪应力。因此，界面的抗剪性能是钢桥面铺装结构的重要力学指标，必须对此进行准确地测试。

目前国内外针对钢桥面与铺装界面力学性能的研究较少，还没有形成标准试验方法，试验设备也较为欠缺，往往沿用路面层间性能测试时采用的拉拔和斜剪等试验装置。然而，这些试验装置无法准确地测试钢桥面与铺装界面受剪时的破坏情况，比如拉拔试验模式与界面在车辆荷载作用下压应力与剪应力共存的真实受力状况存在差异，所得到的评价指标是相对强度；而斜剪试验受到夹具的限制，试件尺寸与钢桥面铺装结构不符，试件破坏面难以保证在界面上，试验结果离散性较大，对于测试特定正应力条件下的界面剪切性能也较为困难。因此，目前现有的试验装置不能准确测试钢桥面与铺装界面的剪切特性，导致试验结果的偏差，无法正确指导钢桥面铺装的设计和施工。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是：提供一种兼容多种试验条件、试验数据准确、使用方便的钢桥面与铺装界面剪切试验装置，能够测试界面在压应力与剪应力共存情况下的剪切力学特性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢桥面与铺装界面剪切试验装置，该装置包括

底板、自底板分别竖直延伸的左侧侧向支撑板和右侧侧向支撑板、放置在底板上且位于左侧侧向支撑板和右侧侧向支撑板之间的试件夹具、设置在左侧侧向支撑板和试件夹具之间且分别与左侧侧向支撑板和试件夹具连接的千斤顶、设在左侧侧向支撑板和试件夹具之间的试件夹具导杆、设在试件夹具上方的试件夹具盖板；

设置在底板上且位于试件夹具与右侧侧向支撑板之间的试件侧压板、设置在右侧侧向支撑板和试件侧压板之间且分别与右侧侧向支撑板和试件侧压板连接的力传感器、设在右侧侧向支撑板和试件侧压板之间的试件侧压板导杆；

试件夹具用于放置试件，其沿试件夹具导杆水平移动；

试件侧压板一侧装有滚轴并通过滚轴与试件的钢板接触，从而使试件的钢板部分受竖向力作用向下移动时在与试件侧压板的接触面上受到滚动磨擦，试件侧压板沿试件侧压板导杆水平移动；

力传感器的中心与试件中心、千斤顶的中心处于同一水平面。

优选的，试件夹具和试件夹具盖板通过螺栓连接。

优选的，左侧侧向支撑板和右侧侧向支撑板分别采用梯形加劲固定在底板上。

优选的，通过试件夹具将试件的混凝土部分固定在试件夹具内，试件的钢板部分在试件夹具外，试件界面与试件夹具边缘在同一竖直面上。

优选的，通过千斤顶在试件界面施加0-5MPa的任意正应力。

有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.针对各种尺寸的试件采用不同的试件夹具，在环境箱中模拟不同温度的环境条件，测试钢桥面与铺装界面在温度、荷载耦合作用下的剪切性能，使得剪切试验结果能够准确地反映出界面的剪切特性，完善现有试验装置的不足。

2.通过千斤顶可在试件界面施加0-5MPa的任意正应力，涵盖了钢桥面与铺装界面在车辆荷载作用下可能产生的所有正应力状况，克服了现有试验装置无法在界面上施加特定正应力的不足。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。