一种路面结构层间剪切试验装置的制作方法

本发明涉及道路工程领域，特别是涉及一种路面结构层间剪切试验装置，并进一步提供一种路面结构层间剪切试验方法，所述试验装置和方法可以用于道路工程双层结构的层间剪切状态。

背景技术：

在旧水泥混凝土道面上加铺高性能沥青面层(形成复合道面)，不仅能有效提高道面的结构承载力，改善道面功能性能，而且可以在不停航条件下实施，是机场道面加铺的主流方式。我国的既有道面以水泥混凝土为主，其中近1/3的跑道在未来十年将实施加铺，预计复合道面和数量将快速增长。

在复合道面结构设计与评价中，沥青加铺层和旧水泥混凝土道面的层间性状是决定设计和评价合理性的核心因素。传统的结构分析中，一般简单地假定复合道面的层间为完全连续或某一特定状态，由于缺乏与实际情况的有效关联，往往导致设计和评价结果的不合理。为了适应修筑大量高质量复合道面的需求，迫切需要解决层间的分析和评价问题，其基础是掌握层间的力学性状和演变规律，其解决手段是通过室内试验方法检测道面的层间状态。

目前，针对复合道面层间状态的问题，国际上仍未建立获得广泛认证的统一试验方法，各国所使用的方法在试验步骤、设备和参数等皆不相同。部分现有设备仅能完成无法向荷载作用下的层间剪切试验，并不符合道面层间在大型飞机荷载作用下的受力情况。因此，本发明通过改进现有仪器设备，提供一种科学的用于检测机场复合道面的层间状态的直接剪切试验装置，并可推广至道路工程领域双层结构的层间状态测试应用。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种路面结构层间剪切试验装置，并进一步提供一种路面结构层间剪切试验方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种路面结构层间剪切试验装置，包括支架，所述支架上设有固定槽位、竖直切向荷载加载装置和水平荷载加载装置，所述竖直切向荷载加载装置和水平荷载加载装置分别位于固定槽位的两侧，所述竖直切向荷载加载装置包括位于支架上的竖直切向荷载加载基座和位于竖直切向荷载加载基座上的竖直切向荷载加载槽位，所述竖直切向荷载加载槽位的位置与固定槽位的位置相配合。

在本发明一些实施方式中，所述竖直切向荷载加载槽位与固定槽位在水平方向上留有间距。

在本发明一些实施方式中，所述竖直切向荷载加载基座包括加载基座本体和伸缩装置，所述基座本体通过伸缩装置与支架相连。

在本发明一些实施方式中，所述支架上还设有用于引导竖直切向荷载加载基座移动方向的导向装置。

在本发明一些实施方式中，所述水平荷载加载装置上设有拉压力传感器。

在本发明一些实施方式中，所述水平荷载加载装置包括液压传动装置，所述液压传动装置上设有传动件。

本发明第二方面提供一种路面结构层间剪切试验方法，使用所述路面结构层间剪切试验装置，包括如下步骤：

(1)将路面结构试件置于固定槽位中，并使路面结构试件的结构层的交界面位于竖直切向荷载加载槽位与固定槽位之间；

(2)水平荷载加载装置对路面结构试件施加水平荷载；

(3)竖直切向荷载加载装置对路面结构试件施加竖直切向荷载。

在本发明一些实施方式中，通过竖直切向荷载和/或路面结构试件发生的位移分析路面结构试件的结构层的交界面的层间状态。

在本发明一些实施方式中，所述步骤(3)中，施加竖直荷载至路面结构试件至其产生剪切破坏。

本发明所提供的路面结构层间剪切试验装置和路面结构层间剪切试验方法，可以良好地解决道路工程双层结构的层间状态的测试问题，通过对实验室试件或现场芯样的直接剪切试验，可以掌握路面的层间力学性状和演变规律、评价多种结构组合的层间粘结性能、预估已有路面的抗剪性能衰减情况，为路面的设计和评价提供科学的试验手段。

附图说明

图1显示为本发明侧视图。

图2显示为本发明立体结构示意图。

元件标号说明

1 支架

2 固定槽位

3 竖直切向荷载加载装置

31 竖直切向荷载加载基座

311 基座本体

312 伸缩装置

32 竖直切向荷载加载槽位

33 导向装置

4 水平荷载加载装置

41 液压传动装置

42 传动件

5 拉压力传感器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-2所示，本发明提供一种路面结构层间剪切试验装置，包括支架1，所述支架1上设有固定槽位2、竖直切向荷载加载装置3和水平荷载加载装置4，所述竖直切向荷载加载装置3和水平荷载加载装置4分别位于固定槽位2的两侧，所述竖直切向荷载加载装置3包括位于支架1上的竖直切向荷载加载基座31和位于竖直切向荷载加载基座上的竖直切向荷载加载槽位32，所述竖直切向荷载加载槽位32的位置与固定槽位2的位置相配合。所述竖直切向荷载加载槽位32可以是开口朝向固定槽位2的中空的圆柱体凹槽，圆柱体的横截面直径可以为10-20cm，高度可以为3-7cm，固定槽位2可以是中空的半圆柱，其横截面直径与竖直切向荷载加载槽位32相配合，固定槽位2的高度可以是10-15cm(槽位的高度方向为水平方向)。

本发明所提供的路面结构层间剪切试验装置中，竖直切向荷载加载槽位32与固定槽位2在水平方向上留有间距，间距可以是0.8-1.2cm。使得路面结构试件的结构层的交界面可以位于竖直切向荷载加载槽位与固定槽位之间，通常来说，路面结构试件优先固定于固定槽位2上。所述竖直切向荷载加载槽位32的位置与水平荷载加载装置4的位置通常相配合，水平荷载加载装置4可以对路面结构试件施加水平荷载，水平荷载加载装置4所以施加的水平荷载通常指向竖直切向荷载加载槽位32。

本发明所提供的路面结构层间剪切试验装置中，所述竖直切向荷载加载基座31可以包括加载基座本体311和伸缩装置312，所述基座本体311通过伸缩装置312与支架1相连，从而可以使基座本体311作竖直方向运动，从而可以使竖直切向荷载加载装置对路面结构试件施加竖直切向荷载，所述伸缩装置312可以是例如弹簧等，弹簧的弹性系数可以为5500-6500N/m。所述支架1上还可以设有用于引导竖直切向荷载加载基座31移动方向的导向装置33，例如，导向装置33可以包括轴承和导向轴，所述导向轴可以是位于支架1上的竖直的金属杆，所述轴承可以与基座本体311相连且套接于导向轴上，从而可以引导基座本体311竖直移动时的移动方向。

本发明所提供的路面结构层间剪切试验装置中，所述水平荷载加载装置4上可以设有拉压力(拉力和压力)传感器5，从而可以显示水平荷载加载装置4施加给路面结构试件的水平荷载，所述传感器的精度可以是3‰以上。所述水平荷载加载装置4可以包括液压传动装置41，所述液压传动装置41上设有传动件42，所述传动件42可以将液压传动装置41施加的水平荷载传递给路面结构试件。所述液压传动装置41可以是液压缸等，所述传动件42可以是金属圆盘，所述金属圆盘的盘面通常贴合于路面结构试件。

本发明所提供的路面结构层间剪切试验装置中，所述支架1、固定槽位2、基座本体311、竖直切向荷载加载槽位32、传动件42等部件通常可以采用高强度材料制备，例如可以是铁合金材料。

采用本发明提供的路面结构层间剪切试验装置所进行的路面结构层间剪切试验方法的具体过程如下：

(1)将本发明的试验装置安装在万能试验机上，使万能试验机的上压头对准试验装置的基座本体。

(2)获取路面结构试件，从已有路面结构钻芯取样获得(或由实验室制备而成)。路面结构试件为双层复合试件，底部为直径15cm的圆形，总高度10cm，每层结构的高度均为5cm。

(3)将试件横置于试验装置的试件槽位，优先填满固定槽位，使路面结构试件的交界面位于两个试件槽位的间隙中。

(4)启动液压传动装置，通过金属圆盘对试件施加水平荷载，借助拉压力传感器和显示仪表控制荷载大小。

(5)启动万能试验机，通过基座本体对试件施加竖直切向荷载直至其产生剪切破坏。

(6)停止万能试验机，试验装置借助弹簧回复原位，取下试件。

(7)由计算机记录切向竖直荷载和试件的切向位移数据，并绘制剪切荷载-位移曲线。

(8)通过试验曲线分析路面结构试件的层间状态。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。