正交异性钢桥面混凝土铺装疲劳性能评价装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种正交异性钢桥面混凝±铺装层性能的评价装置，尤其是对铺装层 疲劳性能的评价。
【背景技术】
[0002] 正交异性钢桥面铺装层破坏问题较为严重，疲劳性能是钢桥面铺装层性能的重要 评价指标。《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》在借鉴日本和德国规范基础上提出 了钢桥面铺装层重复弯曲性能的试验装置和试验方法，国内也有一些对于钢桥面铺装层复 合梁性能的研究，但是现有的室内试验不能模拟真实情况下的正交异性钢桥面的铺装形 式，现有的疲劳性能测试方法缺乏对于钢桥面板和铺装层结构形式及受力方式的模拟，对 于钢桥面铺装层的疲劳性能的评价也不够全面。
[0003] 传统的钢桥面铺装层性能评价方式中，往往是选择在复合梁钢板上作用疲劳荷 载，观察铺装层的裂缝开展情况并记录疲劳循环次数，下部的支座均为刚性支座。此种加载 方式，虽然对循环荷载及U型肋支撑进行了模拟，但是对于实际桥面的轮胎荷载作用及正交 异性钢桥面弹性支撑缺乏合理的模拟。复合梁的受力形式及支撑方式与实际情况仍有差 另IJ，且对于复合梁钢板、铺装层协同受力下的响应及疲劳性能的描述不足，试验结果虽然能 给实际研究提供一定的参考，但只是偏于定性描述铺装层性能，缺乏定量描述。
[0004] 因此需要一种适用于正交异性钢桥面混凝±铺装形式的疲劳性能评价装置及方 法，W解决上述问题，用于评价混凝±铺装层与钢板协同受力状况下的响应及疲劳性能。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的问题是提供一种测试正交异性钢桥面铺装层疲劳性能的评价 装置，解决现有钢桥面铺装性能评价的缺陷。
[0006] 本发明提出的正交异性钢桥面混凝±铺装的疲劳性能评价装置，所述评价装置由 复合梁成型模具的侧模、复合梁和支撑大梁组成，所述复合梁成型模具的侧模由两块第一 钢板和二个槽钢组合而成的框架结构，复合梁由第二钢板和混凝±组成，支撑大梁上方平 行开有若干个滑槽，所述滑槽内放置橡胶支座，橡胶支座内放置漉轴，第二钢板放置于漉轴 上，接触形式为漉轴较支;复合梁顶部设有两个橡胶压头，压头支架底部两端通过两个橡胶 压头支撑。具体步骤如下： (1) 、制作复合梁成型模具的侧模，复合梁成型模具的侧模使用两根槽钢和两块第一钢 板组装而成，复合梁位于复合梁成型模具的侧模内，将复合梁底部的第二钢板作为模具的 底板，待混凝±硬化后拆除复合梁成型模具的侧模，即可得到第二钢板和混凝±铺装层结 合的复合梁，同时在第二钢板底部使用不同高度的垫块，可W得到不同混凝±铺装层厚度 的复合梁;在组合复合梁上粘贴应变采集传感器； (2) 、通过橡胶压头模拟实桥轮胎荷载作用，第二钢板下使用若干个橡胶支座进行支 撑，W模拟实桥支撑及受力形式； (3)、进行极限破坏加载及疲劳加载试验，结合复合梁响应情况及疲劳加载循环次数定 量、综合评价复合梁的受力状况及疲劳性能。
[0007] 本发明中，步骤（1)中所述复合梁底部的第二钢板型号和厚度与实桥相同，混凝± 铺装层中设置剪力钉，并按照实际操作要求确定配筋率，进行配筋。
[0008] 本发明中，步骤(2)中所述橡胶压头的尺寸是a*b mm，模拟汽车轴载在某一接地胎 压下的真实接地面积，橡胶压头内等间距布置一定数量的钢板W提高压头的承载能力;支 撑大梁滑槽内的支座使用橡胶支座并与刚性漉轴支座结合，橡胶支座的尺寸为c*d mm，漉 轴直径为e mm，同时保证位于橡胶支座顶部的漉轴在同一水平面上，W保证加载时复合梁 的受力均匀性，用W模拟正交异性钢桥面的实际支撑形式。
[0009] 本发明中，步骤(2)中所述可W模拟实桥受力，是因为装置中的下部弹性橡胶支座 具有多功能用途，底部大梁上等距离设置的=个滑槽可W快速方便安装、拆卸弹性橡胶支 座，结合上部压头，此装置既可W做小梁五点弯曲试验，也可W做四点弯曲试验，弹性支座 的橡胶层也可W拆卸，既可W提供柔性支撑也可W提供刚性支撑条件。
[0010] 本发明中，步骤(3)中极限加载采用液压伺服疲劳试验机进行分级加载，每次加载 间歇观察梁的裂缝开展状况、梁内应变情况及梁最大晓度值，分级加载直至梁破坏(梁开裂 脱层或失去承载力），并分析荷载一晓度曲线关系、应力应变本构关系等;疲劳试验需要根 据极限加载得到的承载力，在选定的应力比下控制应力进行加载，其间记录试验梁的晓度、 应变值及循环次数，通过分析运些数据可W定量、综合评价复合梁性能。
[0011] 通过W上过程，本发明的钢桥面铺装层疲劳性能评价装置及方法，采用设计的压 头、复合梁、弹性支座、加载及数据采集和处理方式，对钢桥面混凝±铺装层的响应及疲劳 性能进行综合评价。此装置及方法能最大程度地模拟轮胎荷载作用及钢桥面的弹性支撑形 式，能够量化描述钢桥面复合铺装形式的受力及疲劳性能，可W为实际工程铺装层设计提 供数据和技术支持。
【附图说明】
[0012] 图1是正交异性钢桥面疲劳性能评价装置结构示意图； 图2是加载压头立体图； 图3是钢板-铺装层复合梁立体图； 图4是加载支座立体图； 图5是弹性支座立体图； 图6是漉轴立体图； 图7是加载支座大梁立体图； 图8是复合梁成型模具图； 图9是铺装层应变片布置图（混凝±铺装层应变片，编号①~⑧）； 图10是钢板应变片布置图（钢板应变片，编号⑨~@); 图中标号：1为压头支架，2为橡胶压头，3为支撑大梁，4为橡胶支座，5为槽钢，6为第一 钢板，7为第二钢板，8为复合梁，9为漉轴，10为滑槽，11为橡胶层。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
[0014] 实施例1:正交异性钢桥面混凝±铺装的疲劳性能检测装置，所述的检测装置包括 下列部分： 1)复合梁及成型模具:复合梁成型模具的侧模使用两根槽钢巧)和两块钢板(6)组装而 成，直接将复合梁底部的钢板(7)作为模具的底板，待混凝±硬化后拆除侧模即可得到钢板 (7)和混凝±(8)结合的复合梁。复合梁是一种钢板和混凝±相结合的复合梁形式，钢板型 号和厚度与实桥相同，铺装层中设置剪力钉并按照一定的配筋率配筋，混凝±经过充分拌 和后使用定制模具诱筑于已经焊接了剪力钉并设置钢筋网的复合梁诱筑模具中，抹平并置 于常溫环境养护。
[0015] 2)粘贴应变片采集应变值，应变片布置方案如图9、10所示，试验时在梁两个=分 点安装直线位移传感器用W采集复合梁加载后的晓度值。
[0016] 3)加载使用橡胶压头(2)，尺寸是a*b mm，模拟汽车轴载在一定的接地胎压下的真 实接地面积，为保证承载能力，使用橡胶与钢板分层交错布置。底部支座（4)使用橡胶层 (11)并与刚性漉轴(9)支座结合，尺寸c*d mm，漉轴直径e mm，用W模拟正交异性钢桥面的 支撑形式。装置中下部弹性橡胶支座(4)具有多功能用途，底部大梁(3)上等距离设置的= 个滑槽（10)可W快速方便安装、拆卸弹性橡胶支座(4)，结合上部压头，此装置既可W做小 梁五点弯曲试验，也可W做四点弯曲试验，弹性支座(4)的橡胶层（11)也可W拆卸，既可W 提供柔性支撑也可W提供刚性支撑条件。
[0017] 4)对复合梁进行极限承载力试验和疲劳试验。极限承载力试验加载采用液压伺服 疲劳试验机进行分级加载，每次加载间歇观察梁的裂缝开展状况、梁内应变情况及梁最大 晓度值，分级加载直至梁破坏(梁开裂脱层或失去承载力），并分析荷载一晓度曲线关系、应 力应变本构关系等;疲劳试验根据极限加载的承载力，选择应力比使用正弦波加载形式控 制应力进行加载，其间记录试验梁的晓度、应变值及循环次数，用W分析试验梁在疲劳荷载 作用下梁内的应力变化情况及疲劳寿命。
[0018] 5)试验数据分析:对比分析各种铺装形式的极限承载力和疲劳循环次数，可W分 析复合梁的承载能力及疲劳寿命的影响因素，并绘制加载过程的荷载-晓度曲线、应力-应 变曲线，综合分析正交异性钢桥面混凝±铺装层的性能指标，定量地评价钢桥面铺装材料 的响应及疲劳性能。
[0019] 实施例2:钢桥面混凝±复合铺装试验梁的疲劳性能检测方法 为了使本发明所使用的设备、流程和数据分析