[实用新型]一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置

说明书

本实用新型公开了一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置，通过室内压剪试验评价和预估复合式路面的结构强度和疲劳寿命。该装置包括加载系统，试验系统和控制系统。其中，加载系统是液压伺服MTS试验机；试验系统从上至下依次包括球形支座、压头、复合试件、卡环、底座和环境箱，球形支座分别与MTS加载系统和压头紧密啮合，通过卡环与底座固定复合试件三维坐标，通过环境箱调整试验温湿度，并由压头对复合试件进行加载；通过控制系统对试验过程的应力、应变数据进行处理，最终可以实现复合试件的压剪试验测试。该装置可准确模拟复合式路面结构在行车荷载下的破坏方式和机理，对指导复合式路面结构的设计与施工具有重要的现实意义和工程价值。

技术领域

本实用新型属于道路工程领域，涉及一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置。

背景技术

路面结构的组合形式有很多，按照各层筑路材料刚度的差异性可分为三类：全柔式(全厚式)路面结构、半刚性路面结构和刚柔复合式路面结构。其中，半刚性路面结构和刚柔复合式路面结构统称为复合式路面结构，因为我国自然资源和经济条件的限制，大部分高速公路、城市道路及各级公路均为复合式结构。

参考我国现行规范，强度及疲劳寿命是路面设计的两个重要指标，针对这两个指标的试验方法很多：无侧限抗压强度采用单轴压缩的加载方式实现不同材料的强度试验，但其研究对象仅限于材料，且单轴压缩的加载方式未必符合实际路面受力情况；贯入试验可以在60℃条件下实现沥青混合料的抗剪强度及疲劳试验，但其目的是为了评价沥青混合料的抗剪切性能；三轴剪切试验可以实现有围压条件下的沥青混合料剪切试验，但其研究对象也仅是单一的材料，且其仪器精贵、操作复杂，围压的取值也有待商榷。复合式沥青路面层间剪切试验突破了单一材料的限制，针对刚柔复合式路面结构进行了创新，但其目的是评价层间胶结材料的性能。

总之，现有的试验方法均限于单一荷载和材料的性能，忽视了结构对材料性能的影响，也没有考虑真实道路结构承受的复杂应力状态。事实上，除材料性能外，荷载大小及状态、温度湿度、结构厚度、组合形式等均会影响路面结构的服役寿命，复合式路面结构的破坏形式也绝非单一材料破坏或层间剪切滑移。因此，现有的试验方法还难以准确地评价或预估复合式路面的结构强度和疲劳寿命。

综上所述，本实用新型通过压剪荷载状态、环境控制、结构组合和小尺寸压头来还原复合式路面结构的实际服役情况，更能揭示刚柔复合式路面结构的破坏方式和机理，对指导道路设计与施工、延长道路服役寿命有重要的现实意义和工程价值。

发明内容

本实用新型的目的在于利用现有技术，研制开发出一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置，以解决复合式路面结构缺乏合理的结构强度及疲劳性能评价方法的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种复合式路面结构强度及疲劳的压剪测试装置，其特征在于，包括加载系统、试验系统、控制系统；所述的加载系统是MTS液压伺服材料试验机；所述的试验系统从上至下依次包括球形支座、压头、复合试件、卡环、底座和环境箱，其中，球形支座作为中转装置通过螺纹分别与MTS试验机和压头紧密啮合，卡环焊接在底座上，球形支座、压头、复合试件、卡环和底座均在环境箱的内部；所述控制系统用于控制加载系统对复合试件整体进行压剪试验；

所述压头直径为26mm，且压头和底座均与水平方向呈26°34’夹角，所述球形支座允许压头在±5°之间转动；

所述环境箱可以控制测试过程中的温度和湿度，所述复合试件根据需要根据需要复合试件基层和面层厚度可以是4+4cm、4+5cm和4+6cm的结构组合形式，可通过室内成型或现场钻芯获得。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：