[实用新型]可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪

说明书

技术领域

本实用新型属于公路和城市道路水泥混凝土路面技术领域，涉及一种水平剪切试验仪，尤其涉及一种可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪。

背景技术

在水泥混凝土路面结构分析理论和设计方法中，面层和基层的应力分析和计算是一项十分重要的基础性研究工作。

水泥混凝土路面结构分析是建立在弹性地基板理论的基础上进行的，该理论的建立以以下3个假设为前提：1)混凝土板是等厚弹性体；2)忽略混凝土板竖向压应变和剪应变的影响；3)弹性地基与混凝土板之间水平向光滑无摩阻、竖向连续。就第三个假设而言，路面使用初期，基面层大多是完全结合，随着使用年限的延长，层间逐渐分离，但仍存在较大的剪应力，若层间出现脱空现象，竖向位移更谈不上连续了。

近年来，随着三维数值模拟在道路工程中运用的增多，许多研究已开始考虑层间摩阻问题，关于水泥混凝土路面结层间接触的模拟，常常在层间上下接触面的节点对间设置法向和切向弹簧，通过调节弹簧刚度来模拟结合程度，但弹簧刚度因子多为假设，完全光滑时为0，完全结合时为1，部分结合时介于0～1之间。

为了实测层间剪切刚度，国内外开发了直剪、斜剪、扭剪等试验设备。但实践证明，目前的试验设备主要存在两个问题：一是小尺寸试件的孤立试验存在明显的尺寸效应问题，不能反应宽幅带状结构的层间作用；二是不能考虑法向压应力的影响，也不能反映剪切面上因法向压应力不同造成的剪应力差异。因此得到的层间剪切刚度无法反映实际路面的受力状态，用于水泥混凝土路面结构设计将产生许多负面影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中水泥混凝土路面结构分析层间剪切刚度取值的盲目性，进而提出一种为公路和城市道路用水泥混凝土路面的准确设计提供参数的可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪，其特征在于：所述可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪包括固定装置、加载装置、量测装置以及伺服装置；水泥混凝土路面基层设置在固定装置中，水泥混凝土路面面层设置在水泥混凝土路面基层上表面；所述加载装置以及量测装置分别设置在水泥混凝土路面面层上；所述伺服装置分别与加载装置以及量测装置相连。

作为优选，本实用新型所采用的加载装置包括水平作动器以及竖向作动器；所述竖向作动器设置在水泥混凝土路面面层的上表面并向水泥混凝土路面面层竖向施加竖向荷载；所述水平作动器设置在水泥混凝土路面面层的侧壁上并驱动水泥混凝土路面面层进行水平位移；所述伺服装置分别与水平作动器以及竖向作动器相连。

作为优选，本实用新型所采用的量测装置包括力测量仪以及位移传感器；所述力测量仪设置在水泥混凝土路面面层的上表面；所述位移传感器设置在水泥混凝土路面面层的侧壁上；所述伺服装置分别与力测量仪以及位移传感器相连。

作为优选，本实用新型所采用的固定装置包括反力架以及千斤顶；所述千斤顶的一端止靠在反力架内壁上，另一端止靠在水泥混凝土路面基层的侧壁上。

作为优选，本实用新型所采用的伺服装置是双通道MTS伺服器。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪，该可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪由双通道MTS(Material Test System材料试验系统)伺服，分为固定装置、加载装置和量测装置。可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪包括固定装置、加载装置、量测装置以及伺服装置；水泥混凝土路面基层设置在固定装置中，水泥混凝土路面面层设置在水泥混凝土路面基层上表面；加载装置以及量测装置分别设置在水泥混凝土路面面层上；伺服装置分别与加载装置以及量测装置相连。固定装置由反力架、千斤顶等组成，用于固定基层。加载装置由水平作动器和竖向作动器构成，水平作动器作用于面层侧面用于顶推，竖向作动器末端通过轮胎竖直作用于面层表面，模拟竖向压应力的作用。量测装置主要包括作动器提供的力测量仪和位移传感器，可读取水平推力、竖向压力以及水平位移。

附图说明

图1是本实用新型所提供的可模拟竖向荷载的水平剪切试验仪的结构示意图；

其中：

1-千斤顶；2-反力架；3-水泥稳定碎石基层；4-水泥混凝土面层；5-竖向作动器；6-水平作动器；7-位移传感器。

具体实施方式