本发明属于道路工程技术领域，涉及一种测试沥青路面剪切破坏的试验装置。
背景技术：
沥青路面在交叉路口及下坡坡脚处更容易发生剪切破坏，主要是由于车辆的制动会对路面产生较大的水平力，规范要求路面设计时应该验算剪应力，然而路面设计者大多未验算剪应力，另外，路面水平力的检测也缺少可用的试验装置。随着高速公路的蓬勃发展，对路面的要求也越来越高，薄弱环节的设计更是至关重要，因此，模拟车辆的制动作用，检测沥青路面在此作用下的剪切破坏显得尤为重要。为了确定车辆制动对路面结构的影响，需要设计一种测试沥青路面剪切破坏的试验装置，该装置能够模拟不同荷载、不同温度以及不同初始水平力条件下车辆对路面的破坏。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种测试沥青路面剪切破坏的试验装置，该装置能够模拟不同荷载、不同温度以及不同初始水平力条件下车辆对路面的破坏，同时能够模拟车辆的制动过程。
为达到上述目的，本发明所述的测试沥青路面剪切破坏的试验装置包括控制系统、试验台座、位于试验台座上的反力架及温控箱、用于放置待试验试样的承样台、位于待试验试样上的轮子、用于驱动轮子在待试验试样表面上移动的横向驱动装置、用于使轮子对待试验试样表面施加压力的竖向加力装置、用于检测待试验试样表面水平位移的位移传感器、用于检测横向驱动装置对轮子的推力的横向压力传感器以及用于检测轮子对待试验试样表面施加的压力的竖向压力传感器，通过反力架对横向驱动装置及竖向加力装置施加反向作用力，且承样台、轮子及待试验试样位于温控箱内，控制系统与横向驱动装置的控制端、竖向加力装置的控制端、位移传感器的输出端、横向压力传感器的输出端及竖向压力传感器的输出端相连接。
所述反力架包括第一竖向反力梁、第二竖向反力梁及横向反力梁，其中，第一竖向反力梁及第二竖向反力梁均竖直固定于试验台座上，横向反力梁的两端分别与第一竖向反力梁的上端及第二竖向反力梁的上端相连接。
还包括传动系统，所述传动系统包括滑轮、传力箱及连接叉，竖向加力装置包括竖向加力轴以及位于温控箱内的竖向加力压头，其中，竖向加力轴的上端固定于横向反力架上，竖向加力轴的下端插入温控箱内后固定于竖向加力压头上，竖向加力压头的底部设置有与滑轮相配合的滑槽，滑轮通过连接轴固定于传力箱的顶部，连接叉的上端固定于传力箱的底部，轮子轴连接于连接叉的下端，且竖向压力传感器位于连接叉的中间位置处，竖向加力轴的控制端与控制系统相连接。
连接叉上设置有用于限制轮子转动的限转器。
轮子的外周包裹有橡胶层。
横向驱动装置包括横向加力弹簧、固定器、横向顶推轴、以及位于温控箱内的横向顶推压头及横向加力压头，其中，横向顶推轴的一端固定于第一竖向反力梁上，横向顶推轴的另一端穿过温控箱的侧面与横向顶推压头相连接，横向加力弹簧的一端固定于第二竖向反力梁上，横向加力弹簧的另一端穿过温控箱的侧面与横向加力压头相连接，其中，横向顶推压头、横向加力压头及传力箱位于同一直线上，且横向顶推压头推动传力箱使传力箱与横向加力压头相接触并压缩横向加力弹簧，横向加力弹簧通过横向加力压头推动传力箱水平移动，横向顶推轴的控制端与控制系统相连接；
横向压力传感器位于横向加力弹簧与第二竖向反力梁之间；
固定器的上端与横向反力梁相连接且能在横向反力梁上左右移动，当横向加力弹簧完成压缩后，移动固定器至与传力箱中部对齐的位置时，将固定器的上端固定于横向反力梁上，固定器的下端固定于传力箱的侧面上。
滑槽的两端设置有用于对滑轮进行限位的限位器。
承样台的高度能够进行调整，承样台与待试验试样之间设置有粘结剂层。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的测试沥青路面剪切破坏的试验装置在具体操作时，通过温控箱调节试验温度，同时通过竖向加力装置调节轮子对待试验试样表面施加的压力，通过竖向加力装置调节轮子受到的水平初始力，以模拟不同荷载、不同温度以及不同初始水平力条件下车辆对路面的破坏，结构的简单，操作方便。另外，本发明通过对轮子施加水平力，使轮子具有初始速度，从而保证不变竖向压力的情况下轮子在沥青混合料试件表面做减速运动直至停止，从而很好的模拟车辆的制动过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为温控箱、2为第一竖向反力梁、3为横向反力梁、4为承样台、5为粘结剂层、6为待试验试样、7为竖向加力轴、8为竖向加力压头、9为第一限位器、10为滑槽、11为横向顶推轴、12为横向顶推压头、13为横向加力压头、14为横向加力弹簧、15为轮子、16为连接叉、17为传力箱、18为滑轮、19为竖向压力传感器、20为固定器、21为横向压力传感器、22为位移传感器、23为限转器、24为试验台座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的测试沥青路面剪切破坏的试验装置包括控制系统、试验台座24、位于试验台座24上的反力架及温控箱1、用于放置待试验试样6的承样台4、位于待试验试样6上的轮子15、用于驱动轮子15在待试验试样6表面上移动的横向驱动装置、用于使轮子15对待试验试样6表面施加压力的竖向加力装置、用于检测待试验试样6表面水平位移的位移传感器22、用于检测横向驱动装置对轮子15的推力的横向压力传感器21以及用于检测轮子15对待试验试样6表面施加的压力的竖向压力传感器19，通过反力架对横向驱动装置及竖向加力装置施加反向作用力，且承样台4、轮子15及待试验试样6位于温控箱1内，控制系统与横向驱动装置的控制端、竖向加力装置的控制端、位移传感器22的输出端、横向压力传感器21的输出端及竖向压力传感器19的输出端相连接，轮子15的外周包裹有橡胶层。
所述反力架包括第一竖向反力梁2、第二竖向反力梁及横向反力梁3，其中，第一竖向反力梁2及第二竖向反力梁均竖直固定于试验台座24上，横向反力梁3的两端分别与第一竖向反力梁2的上端及第二竖向反力梁的上端相连接。
还包括传动系统，所述传动系统包括滑轮18、传力箱17及连接叉16，竖向加力装置包括竖向加力轴7以及位于温控箱1内的竖向加力压头8，其中，竖向加力轴7的上端固定于横向反力架上，竖向加力轴7的下端插入温控箱1内后固定于竖向加力压头8上，竖向加力压头8的底部设置有与滑轮18相配合的滑槽10，滑轮18通过连接轴固定于传力箱17的顶部，连接叉16的上端固定于传力箱17的底部，轮子15轴连接于连接叉16的下端，且竖向压力传感器19位于连接叉16的中间位置处，竖向加力轴7的控制端与控制系统相连接；连接叉16上设置有用于限制轮子15转动的限转器23。
横向驱动装置包括横向加力弹簧14、固定器20、横向顶推轴11、以及位于温控箱1内的横向顶推压头12及横向加力压头13，其中，横向顶推轴11的一端固定于第一竖向反力梁2上，横向顶推轴11的另一端穿过温控箱1的侧面与横向顶推压头12相连接，横向加力弹簧14的一端固定于第二竖向反力梁上，横向加力弹簧14的另一端穿过温控箱1的侧面与横向加力压头13相连接，其中，横向顶推压头12、横向加力压头13及传力箱17位于同一直线上，且横向顶推压头12推动传力箱17使传力箱17与横向加力压头13相接触并压缩横向加力弹簧14，横向加力弹簧14通过横向加力压头13推动传力箱17水平移动，横向顶推轴11的控制端与控制系统相连接；横向压力传感器21位于横向加力弹簧14与第二竖向反力梁之间；固定器20的上端与横向反力梁3相连接且能在横向反力梁3上移动，当横向加力弹簧完成压缩后，移动固定器20至与传力箱17中部对齐的位置，将固定器20的上端固定于横向反力梁3上，固定器20下端固定于传力箱17的侧面上。另外，试验过程中可以控制固定器20的下端与传力箱17的侧面断开连接。
滑槽10的两端设置有用于对滑轮18进行限位的限位器9；承样台4的高度能够根据待试验试样6的厚度进行调节，承样台4与待试验试样6之间设置有粘结剂层5。
在工作时，通过横向顶推轴11及横向顶推压头12推动传力箱17以压缩横向加力弹簧14，当传力箱17移动一定的压力位置后，控制固定器20的下端与传力箱17的侧面固定；控制横向顶推轴11及横向顶推压头12移动至最左侧位置，通过竖向加力轴7对竖向加力压头8施加压力，竖向加力压头8经传力箱17、连接叉16及轮子15对待试验试样6施加竖向压力；当需要轮子15行进时，则使传力箱17与固定器20自动断开，横向加力弹簧14推动传力箱17移动，使轮子15在待试验试样6上做减速滑动。
本发明的具体试验过程为：
1、无侧限沥青混合料试件的破坏
1a)对试验装置进行初始化，消除滑轮18与滑槽10之间摩擦力对试验的影响；
1b)将待试验试样6粘接于承样台4上，并在待试验试样6上表面的左侧固定位移传感器22，同时调节位移传感器22的初始位移为s1，再调节温控箱1温度为t；
1c)横向顶推压头12移动至最左端，再控制竖向加力轴7下移，使轮子15对待试验试样6产生竖向压力，在试验过程中，通过限转器23对轮子15进行固定，并使轮子15保持对待试验试样6的竖向压力恒定；
1d)断开固定器20，横向加力弹簧14推动传力箱17，使轮子15以某一初始速度向左运动直至停止；
1e)待轮子15停止时，位移传感器22上读取位移为s2，此过程以剪切滑移率作为无侧限沥青混合料试件破坏判断指标，以剪切滑移率超过预设值时认为待试验试样6发生破坏，其中，剪切滑移率p为：
δs＝s2-s1，h为待试验试样6的高度。
1f)调节轮子15的竖向压力及水平力，比较试验所得剪切滑移率与给定剪切滑移率的大小关系，即可得到一次试验波坏时的最大竖向压力及最大水平力；同时可以重复步骤1d)及1e)获取多次试验破坏时的疲劳竖向压力、疲劳水平力及疲劳作用次数。
2、有侧限沥青混合料试件的破坏，具体操作过程为：
2a)对试验装置进行初始化，消除滑轮18与滑槽10间的摩擦力对试验的影响；
2b)将待试验试样6固定于承样台4上，用高度与待试验试样6一致的试模套住待试验试样6的四个侧面，再调节温控箱1温度为t；
2c)重复步骤1c)及1d)，本过程以竖向最大位移差作为有侧限沥青混合料试件破坏判断指标，以竖向最大位移差超过预设值时认为试件发生破坏，竖向最大位移差δδ为：
δδ＝δ1-δ2
其中，δ1为试件上表面向上的最大竖向位移，δ2为试件上表面向下的最大竖向位移；
2d)通过控制系统不断调整竖向压力及水平力，比较试验所得竖向最大位移差与给定竖向最大位移差的大小关系，即可得到一次试验破坏时的最大竖向压力及最大水平力，也可以得到多次试验破坏时的疲劳竖向压力和疲劳水平力以及疲劳作用次数。