[发明专利]路面结构剪切试验夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于路面结构抗剪性能试验的夹持装置，可以用于横纵向独立加载的剪切试验设备。

背景技术

横纵向独立加载的试验设备，如GF多功能道路层间力测试仪，可以进行沥青混合料路面的多种力学性能试验，其中剪切试验主要用来评价柔性路面、复合式路面、桥面铺装结构的层间抗剪性能，以及沥青混合料层内抗剪性能，针对不同的道路结构特性，可通过调整其加载大小、加载速率与加载步骤来实现。

利用GF多功能道路层间力测试仪进行剪切试验时，其夹具分为上下两部分，上方夹具顶部与试验仪竖向加载装置(传力杆件)进行连接，用以固定试件上端；下方夹具与试验仪的水平可移动平台连接，用以固定试件下端。试验时将圆柱体试件的上下端分别用夹具固定，在施加一定竖向载荷的条件下，给试验仪的水平可移动平台施加水平荷载，试件沿上下夹具间的缝隙发生剪切破坏。

现有剪切试验夹具构造如下：其上方夹具由两个半圆形套筒与顶板组成，其中一个半圆形套筒固定在顶板上，另一半圆形套筒可拆卸，两半圆形套筒侧边均有耳形部件，部件上均设有螺孔，通过螺栓可以将两个套筒连接并锁定，从而将圆柱体试件箍紧；下方夹具的结构与上方夹具基本相同。

试验过程中，发现现有剪切试验夹具存在以下问题：

(1)上方夹具与传力杆件采用栓接形式，利用螺栓通过顶板上的套孔与竖向传力杆端的螺孔固定。试验过程中水平方向上的剪切力可能达到20～30KN，过大的剪切力会在栓接部位形成剪应力集中，导致螺栓发生弯曲变形甚至断裂，存在安全隐患。其次顶板上的套孔也会在长期试验过程中发生疲劳变形，导致夹具发生偏斜，影响试件固定与加载方向。

(2)上、下方夹具的套筒高度均为6cm，剪切试验中为减小数据波动，须保证进行平行试验时，上下套筒间空隙宽度一致。由于道路结构的多样性，对于室内成型或现场钻芯得到的试件，其上下部高度难以严格满足要求，需要对试件进行加工处理；另外，采用放置垫片的方式可以降低套筒有效高度，但无法增加套筒的有效高度。

(3)由于试件的成型方法不同，即使同规格试件，其直径尺寸也可能存在差异，采用两个半圆型套筒进行夹持，会导致套筒与试件之间接触不紧密，使得受力不均。

(4)在对试件进行固定时，首先固定试件下端，再控制竖向传力部件下降，下降至合适高度后，将试件上部进行固定，操作过程中由于夹具与试件的调整空间极小，需要一定的熟练程度，从而增加了人为影响因素。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种可以与试件更加紧密接触、使试件受力均匀，且可以方便地调整夹持试件高度位置的路面结构剪切试验夹具。解决上述问题的技术方案是：所提供的路面结构剪切试验夹具包括与试验设备竖向传力杆件连接的上方夹具和固定在试验设备水平移动部件上的下方夹具两部分，本发明的特殊之处在于：所述的上方夹具包括一个外部竖筒和至少4个位于外部竖筒内的圆弧形夹板，圆弧形夹板的内径与试件外径一致，其中上方夹具的外部竖筒设有多列高度相同的螺孔，上方夹具的每个圆弧形夹板外侧设有多列盲孔，各列盲孔的高度不相同，压紧螺栓穿过外部竖筒上的螺孔插入圆弧形夹板外侧的盲孔内；下方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构与上方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构相同。

夹持试件时，上、下方夹具的圆弧形夹板合围在试件外面，通过穿越外部竖筒的压紧螺栓推压圆弧形夹板即可将试件固紧在夹具内。当压紧螺栓对应不同盲孔时，圆弧形夹板的高度随之改变，通过该方式来调整夹持试件的竖向位置；而采用多个分离的圆弧形夹板来夹持试件，可以使夹板与试件更紧密的结合，使试件受力均匀。

通常情况下，上、下方夹具外部竖筒上的螺孔列数与上、下方夹具圆弧形夹板的个数相等，即外部竖筒上的每一列螺孔对应一个圆弧形夹板。

为了更加稳固地夹紧试件，上、下方夹具外部竖筒的每列螺孔至少是2个。

上述圆弧形夹板的盲孔的优选设置是这样的：每个圆弧形夹板外侧设有3～4列盲孔，每列盲孔是2个，相邻两列盲孔的水平高度差为3～6mm。

本发明进一步的改进在于：上方夹具外部竖筒顶部中央设有一个可旋入测试设备传力杆件的螺孔。GF多功能道路层间力测试仪的传力部件是活塞杆，即测试仪的活塞杆直接旋入上方夹具外部竖筒的螺孔中。

从制造和和使用方便的角度考虑，本发明的优选方案是：上方夹具的圆弧形夹板为四个，下方夹具的圆弧形夹板为四个。