[发明专利]检测铺装层应力扩展角度的试件固定装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种检测铺装层应力扩展角度的试件固定装置及检测方法，包括框架，所述框架相对应两侧均设有边界条件模拟系统、底部设有位移传感器固定装置，所述框架上还设有拍摄系统。检测方法包括步骤：(1)钢桥面板试件的固定及压力传感片的布置；(2)浇筑铺装层；(3)预加载实现边界条件的模拟；(4)设置位移传感器；(5)设置拍摄系统；(6)连接应力记录仪并加载；(7)铺装层应力扩展角度的计算。本发明的试件固定装置及检测方法能够根据实桥约束条件实现对小型钢桥面板与铺装试件边界条件的模拟，实现对铺装层应力扩散角度的检测，为钢桥结构及铺装层的优化设计提供技术支持。

技术领域

本发明属于检测装置领域，特别涉及一种检测铺装层应力扩展角度的固定装置及检测方法。

背景技术

铺装层是钢桥桥面系的主要组成部分之一，除保证行车的舒适性以外，还起到保护钢桥面板免遭雨水侵蚀的作用。由于焊接残余应力、焊接缺陷、车轮荷载反复作用等因素的影响，钢桥面板极易产生疲劳病害，其中疲劳开裂是病害的主要表现形式。钢桥面板疲劳问题影响因素众多，铺装层是不可忽略的因素之一。铺装层使钢桥面板免受车轮荷载的直接作用，其较厚的结构层还起到一定的分散车轮荷载应力的作用，及车轮荷载通过铺装层可以更为均匀地传递给钢桥面板，避免局部应力集中。目前对钢桥面板疲劳问题的应对措施之一便是增加钢桥面板的厚度，但这导致了桥梁结构的笨重，对于大跨径、超大跨径钢结构桥梁而言，更是如此。若充分考虑铺装层的改善作用，在钢桥设计时即可减小钢桥面板的厚度以进一步优化设计的经济性与适用性，避免对资源的浪费。

车轮荷载在铺装层内的传递路径(通常用应力扩展角度表征)是设计时的重要参考指标之一。但对于车轮荷载在铺装层内的扩展角度，尚无统一的参考标准及可靠的试验结果。例如，欧洲Eurocode设计规范建议的应力扩展角度为45°，英国BS5400设计规范建议的应力扩展角度近似为26.5°，而我国的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)等规范则未给出相应的建议值。鉴于没有统一的参考标准，我国在钢桥设计时仍仅将铺装层作为桥梁结构恒载的一部分来考虑，而忽略了铺装层对桥梁结构疲劳性能的影响。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种检测铺装层应力扩展角度的试件固定装置及检测方法，能够对钢桥面板与铺装层耦合试件进行固定，并进一步考虑铺装层弹性模量改变对试件边界条件的影响，实现实际桥梁荷载作用环境下铺装层内部应力扩展的模拟，为研究铺装层对钢桥面板疲劳性能的影响提供试验资料，为大跨径、超大跨径钢桥结构的优化设计提供参考。

技术方案：本发明的检测铺装层应力扩展角度的试件固定装置，包括框架，所述框架相对应两侧均设有边界条件模拟系统、底部设有位移传感器固定装置，所述框架上还设有拍摄系统。

所述框架为组合式承力框架，由若干可拆卸的钢条组成，各钢条之间通过高强螺栓连接，所述的钢条上等间距分布有螺栓孔。

所述边界条件模拟系统包括第一滑动装置、能够沿所述第一滑动装置运动并能够模拟铺装层和钢桥面板试件边界条件的铺装层边界条件模拟组件和钢桥面板边界条件模拟组件。

所述位移传感器固定装置包括第二滑动装置、能够沿所述第二滑动装置水平运动的固定机构。

为保证检测的真实性，通过边界条件模拟系统模拟真实条件，并通过位移传感器对其位移的测定，实现铺装层应力扩展角度的检测。

其中，所述铺装层边界条件模拟组件包括能够与铺装层粘接的若干层粘接板、与各所述粘接板连接的传力板、能够使所述传力板保持竖直的限位组件；所述限位组件包括弹性件、通过所述弹性件与传力板连接的液压装置，液压装置为阵列式的小型液压杆，所述小型液压杆通过移动硬件上的客户端控制，以达到对弹性件施加初始拉力的目的。

其中，所述粘结板材料可为FRP材料、钢材、复合橡胶材料等抗拉强度较大的材料，所述粘结板表面可经处理以增大粗糙度，以增强与铺装层的粘接力度。