[实用新型]分层实验直剪仪

说明书

本实用新型涉及剪切强度测量技术。本实用新型公开了一种分层实验直剪仪，包括剪切盒、固定装置、垂直加载装置、水平加载装置、测量装置；所述剪切盒包括上盒、中盒和下盒；所述中盒分为n层，每一层分别与相邻层对接；所述上盒上表面为盒盖，所述盒盖与垂直加载装置连接，所述上盒下表面与最上层中盒对接；所述下盒上表面与最下层中盒对接，所述下盒下表面为盒底，所述盒底与滑动装置连接；所述水平加载装置和固定装置分别布置在剪切盒两侧，所述水平加载装置和固定装置具有升降机构；n为整数，n≥1。本实用新型的分层实验直剪仪能够进行多层异质结构层间界面的直接剪切试验，特别适合板式无砟轨道结构层间剪切变形的力学特征试验。

技术领域

本实用新型涉及土木工程材料剪切强度测量技术，特别涉及具有多层材料的轨道结构剪切强度测量技术，具体而言，涉及一种分层实验直剪仪。

背景技术

近年来，我国高速铁路迅速发展，已初步形成“八纵八横”干线高铁网。板式无砟轨道结构，由于其高稳定性、高平顺性、少维修性等优势在我国高铁中得到广泛应用。

目前板式轨道结构主要有三种，分别为CRTS I、CRTS II、CRTS III型板式轨道。其中，CRTS I和CRTS III采用单元式结构，CRTS II采用整体纵连式结构。无论是单元结构还是纵连结构，板式无砟轨道都属于多层薄板结构，主要由底座板、CA砂浆层/自密实混凝土层和轨道板组成。

实际运营过程中，无砟轨道结构如果出现了层间离缝、层间脱空、砂浆破损、轨道板裂缝等病害，将对高速列车行车的安全性和舒适性产生极大的不利影响。

现场调查表明，在列车荷载和温度荷载作用下，砂浆层容易产生离缝进而引起脱空。砂浆层位于轨道板和底座板之间，其上与轨道板粘结，其下与底座板粘结。轨道板与砂浆层以及砂浆层与底座板之间的粘结一旦发生破坏，将影响荷载传递路径，进而造成板式无砟轨道整体结构受损。

对运营后的高速铁路线路进行调研的结果显示，砂浆层上表面与轨道板的离缝占大多数，而下表面与底座板之间的离缝较少。这种情况和砂浆层上下表面的界面粘结特性及多层异质材料间的剪切关系有着密切关系。目前尚未开展轨道板、砂浆层及底座板组成的多层异质结构层间粘结特性的系统性试验研究，砂浆层上下表面的界面力学性能亟待研究。

测定层间界面的剪切力学参数，最简便的方式往往采用直剪仪。

一种典型的直剪仪结构如图1所示，主要包括剪切盒1、垂直加载装置2、水平加载装置3和测量装置4。

剪切盒1通常由具有一定强度的材料，如钢材、铝合金材料等制作，剪切盒1由上盒11 和下盒13组成，上盒11上表面为盒盖110，既是剪切盒的结构部件，也作为传力板传导压力。上盒11下表面与下盒13上表面对接，形成一个高度为h1+h2，底面积为q×q的空心柱体，用于存放试验样品10。下盒13下表面为剪切盒的盒底，通常置于滑动装置5上，使得下盒13可以在水平加载装置3的作用下沿水平推力方向移动，如图1和图2所示。

测量时将试验样品置于剪切盒1中，垂直加载装置2通过传压板110(也是上盒的盒盖) 对试验样品10施以一定的垂直压力，然后水平加载装置3对下盒13施加水平推力，使下盒 13在滚筒5上面移动一段距离s，使上盒和下盒产生相对位移，剪切盒中上盒11和下盒13对接处试验样品水平接触面发生剪切位移直至破坏，如图3所示。

试验中，测量试验样品的变形和受力参数，如水平作用力和垂直压力大小、横向剪切位移距离等，然后根据试验样品剪切面的大小(也就是剪切盒中试验样品对接面积的大小q×q)，就可以得到试验样品的剪切应力参数。

然而，传统直剪仪往往只针对单个试样的单一固定面剪切。针对同条件下多层异质结构的层间界面剪切力学参数测试，传统试验装置显然难以满足要求。

实用新型内容