一种钢桥面与铺装层界面剪切试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及公路钢结构桥梁桥面铺装技术领域，尤其涉及一种钢桥面与铺装 层界面剪切试验装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的快速发展，公路桥梁建设事业迎来新的发展高峰。大跨径钢箱梁 结构桥梁的建设越来越多。钢桥面铺装作为桥梁结构重要组成部分，在车辆荷载、环境温度 变化等因素综合下，钢桥面与铺装层界面破坏是刚桥面铺装的主要病害之一，具体表现为 推挤永久变形和脱层、裂缝等病害。钢桥面铺装层破坏的力学原因主要是：一、桥面纵坡的 存在，引起层间界面横向和纵向的剪应力；二、铺装层之间不同材料热膨胀系数与热收缩系 数不同产生的剪应力；三、车辆加速或刹车时在界面产生的纵向剪应力。为此，钢桥面铺装 层的剪切性能是钢桥面铺装结构的重要力学指标，需要准确的测试。
[0003] 对于复合结构界面层抗剪性能评价，国外主要采用力学分析，而国内主要采用试 验研究。结合国内外多年界面层的剪切试验研究，剪切试验主要分为直接剪切和斜剪。
[0004] 现有技术中公开了一种用于测试路面层间剪切疲劳试件的夹具及方法，只考虑了 车辆对路面的水平摩擦力，忽略了车辆的垂直压力，而这两种力都可以产生剪应力，明显不 符合铺装层实际状态；斜剪试验操作简单，但缺点是试件与试模在接触时会出现应力集中， 对试验有一定的影响。因此，目前现有的试验装置不能准确测量钢桥面铺装层的剪切特性， 会存在试验偏差。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供了一种钢桥面与铺装层界面剪切试验装置，能够兼容多种试验条 件，并且该钢桥面与铺装层界面剪切试验装置结构简单，试验方法易操作，能准确测得不同 剪切应力情况下的切应变，为研究界面非线性粘结滑移状态的剪切特性提供依据。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种钢桥面与铺装层界 面剪切试验装置，包括材料试验机，和材料试验机连接的控制台；环境箱设置在材料试验机 内侧；环境箱内侧上部设置加载杆，加载杆上端贯穿材料试验机顶部，加载杆下端连接三 分点加载模具，三分点加载模具的正下方为支撑平台，工作状态下试件放置在三分点加载 模具和支撑平台之间；试件从下到上分为钢板层、粘结层、铺装层，脱空层设置在粘结层中 间占高度三分之一的空间，应变片贴在涂有环氧树脂材料的试件侧面。
[0007] 本实用新型技术方案中提供的一种钢桥面与铺装层界面剪切试验装置，能够兼容 多种试验条件，并且该钢桥面与铺装层界面剪切试验装置结构简单，试验方法易操作，能准 确测得不同剪切应力情况下的切应变，为研究界面非线性粘结滑移状态的剪切特性提供依 据。相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：
[0008] 1、采用叠层梁模型，符合实际桥面铺装结构，受力比直接剪切试验和压剪试验更 接近于车辆运速行驶状态。
[0009] 2、由于钢板和沥青铺装材料的模量不同，在界面处产生较大剪应力和剪切变形， 同时在沥青铺装层最低端的线应变与钢板顶端线应变不等，即界面处线应变发生突变，利 用线应变和剪应变的关系，将界面剪切应变的测量转化为对线应变的测量。
[0010] 3、根据行车速度，设计荷载以及气候环境，可以调整荷载大小，温度以及加载速 率。
[0011] 4、试验仪器结构简单，操作方便，在环境箱中模拟不同温度条件下，准确测试钢桥 面铺装层界面的线应变，继而推导出界面层的剪应力和剪切应变关系，测量出界面抗剪性 能，使剪切试验结果准确反应界面的剪切特性，完善现有试验装置的不足。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和本实用新型的实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0013] 图1是本实用新型试验装置结构示意图；
[0014] 图2是试件结构示意图。
[0015] 图中，1.材料试验机，2.支撑平台，3.环境箱，4.钢板层，5.脱空层，6.粘结层， 7.铺装层，8.应变片，9.三分点加载模具，10.加载杆，11.控制台。
【具体实施方式】
[0016] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017] 本实用新型提供一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方法，包括
[0018] 步骤一，制作试件：
[0019] 1)成型钢板：在机床上将钢板加工成叠层梁试件所需尺寸大小；
[0020] 2)表面处理：根据对钢板要求的粗糙程度，使用喷砂机抛光钢板，对于钢板边角 抛光不到的部分，用手砂轮进行人工打磨；
[0021] 3)铺设粘结层：试件的粘结层根据不同的沥青混合料采用不同的施工方式，试件 中间三分之一距离处不铺设粘结层，形成脱空层即纯弯段；
[0022] 4)沥青混合料铺筑：粘结层完成后，等待其固化完成即可铺筑沥青混合料，形成 铺装层；
[0023] 5)成型复合小梁试件：采用轮碾成型法成型板式试件，静置待其冷却后，脱模然 后沿底层钢板轮廓切割成叠层梁试件；
[0024] 6)贴应变片：贴应变片前，为封住切割面的空隙和凹槽需在叠层梁试件侧面刷上 一层环氧树脂或其他同性质材料，应变片应与叠层梁侧面黏结紧密，不含气泡；
[0025] 步骤二，保温：将已制作好的试件、三分点加载模具、支撑平台置于环境箱中，保温 时间4小时以上，具体的试验温度根据试验要求设定，温度范围为-10°C~70°C;
[0026] 步骤三，剪切试验：先将三分点加载模具间距调整到距试件两端三分之一处位 置，通过启动加载杆，使三分点加载模具向下运动，三分点加载模具下降的速度为：1. 5~ 10mm/min，通过试件上应变片测得的线应变，根据实际加载值求出剪应力，继而推导出界面 层的剪应力和剪切应变关系，测量界面抗剪性能。
[0027] 进一步的，所述步骤三的剪切试验，通过将实际加载值换算出对应的荷载，将测得 的对应荷载下的线应变，然后再通过公式（1)转化为界面层的平均剪切应变，通过直接测 定的线应变根据公式（