本發(fā)明屬于公路工程半剛性基層瀝青路面抗反射裂縫研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置和模擬反射裂縫評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

鑒于我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)的具體情況以及強(qiáng)基薄面的設(shè)計(jì)理念，以半剛性基層為主的瀝青路面是我國(guó)高速公路以及國(guó)省干線公路和其它市政道路的主要形式，然而這種形式的路面存在一個(gè)不可避免的弊病，就是反射裂縫。早期的反射裂縫如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，當(dāng)裂縫貫穿于面層后，路表水的滲入，在行車荷載的作用下形成高壓水，行車荷載重復(fù)作用導(dǎo)致了沖刷和唧泥，使裂縫寬度和深度嚴(yán)重，不但影響了行車舒適性，更加速了路面的破壞。

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于半剛性基層瀝青路面反射裂縫的成因已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)，認(rèn)為主要是由于載荷和溫度應(yīng)力造成的。傳統(tǒng)的材料強(qiáng)度理論認(rèn)為：反射裂縫的出現(xiàn)是由于瀝青混合料損傷超過了路面結(jié)構(gòu)所承受的閥值，但從實(shí)際的情況來看，并非如此。發(fā)生反射裂縫的瀝青路面并不是完全喪失了路面使用功能，只是局部發(fā)生病害，任由病害發(fā)展不做養(yǎng)護(hù)處理才會(huì)擴(kuò)展和加重。而斷裂力學(xué)理論認(rèn)為反射裂縫的形成主要是因?yàn)榘雱傂曰鶎恿芽p或者拼接拓寬路面接縫的存在。這種原始缺陷的存在是導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫的根本原因?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，反射裂縫是由溫度應(yīng)力誘發(fā)，并參與了其初期的發(fā)展，然后在載荷應(yīng)力日積累月下，裂縫逐漸擴(kuò)展，從量變達(dá)到質(zhì)變，直至沿著路面結(jié)構(gòu)層由下而上的擴(kuò)展到面層。

評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗反射裂縫的室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)壳坝校褐苯永煸囼?yàn)、間接拉伸試驗(yàn)、彎曲拉伸疲勞試驗(yàn)、剪切疲勞試驗(yàn)以及沖擊韌性試驗(yàn)等等，這些實(shí)驗(yàn)方法作為同類材料之間的橫向?qū)Ρ壬锌?，但是具體用來指導(dǎo)半剛性基層瀝青路面的設(shè)計(jì)和主要的抗反射裂縫的評(píng)價(jià)手段卻需要商榷。因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)方法主要是基于現(xiàn)象學(xué)法，沒有從反射裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展的機(jī)理入手，缺乏路面結(jié)構(gòu)和其他因素的變化對(duì)路面反射裂縫的影響。

綜上，可以看出目前對(duì)瀝青路面抵抗反射裂縫的能力評(píng)價(jià)和試驗(yàn)評(píng)價(jià)手段并不能夠?qū)Π雱傂曰鶎訛r青路面的實(shí)際反射裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展進(jìn)行很好的模擬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使得室內(nèi)試驗(yàn)更能真實(shí)貼近的去評(píng)價(jià)工程的實(shí)際問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置和模擬方法，用于有效模擬車輛荷載和溫度應(yīng)力通過半剛性基層路面原始缺陷附近力的狀態(tài)，有效模擬裂縫貫穿模型所需要的模擬次數(shù)和所模擬材料力學(xué)性能的衰減程度，通過這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)不同材料的抗裂能力，以及不同路面結(jié)構(gòu)類型的防裂效果。

本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置，其特征在于：包括環(huán)境箱、反射裂縫模擬平臺(tái)、反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)和采集控制系統(tǒng)，環(huán)境箱底部設(shè)有基座；所述反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)包括水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊；

反射裂縫模擬平臺(tái)：包括相互隔開且平行設(shè)置的三塊平臺(tái)板，中間為固定在基座上的固定板，右側(cè)為滑動(dòng)連接在基座上可水平滑動(dòng)的移動(dòng)板，左側(cè)為彈性連接在基座上可垂直運(yùn)動(dòng)的升降板，固定板右側(cè)設(shè)有用于探測(cè)移動(dòng)板位移的第一位移傳感器；

水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊：設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)移動(dòng)板的右側(cè)，包括水平方向動(dòng)力裝置、連接在水平方向動(dòng)力裝置和移動(dòng)板之間的連接橫梁和連接在水平方向動(dòng)力裝置和移動(dòng)板之間的水平方向荷載傳感器；水平方向動(dòng)力裝置帶動(dòng)移動(dòng)板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊：包括加載單元、調(diào)節(jié)單元、動(dòng)力單元和支撐單元；所述支撐單元固定在基座上并設(shè)有水平軸，水平軸設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)上方；所述加載單元滑動(dòng)設(shè)于水平軸上，包括加載頭、給加載頭負(fù)重的重力荷載裝置和探測(cè)加載單元位移的第二位移傳感器，加載頭與重力荷載裝置之間設(shè)有垂直方向荷載傳感器；所述調(diào)節(jié)單元為設(shè)于重力荷載裝置下方的可升降調(diào)節(jié)裝置，并與加載單元固定連接；所述動(dòng)力單元與加載單元固定連接，帶動(dòng)加載單元左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

其中，第一位移傳感器、水平方向動(dòng)力裝置、水平方向荷載傳感器、垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊的動(dòng)力單元、垂直方向荷載傳感器及第二位移傳感器與采集控制系統(tǒng)連接。

環(huán)境箱內(nèi)可以設(shè)置控制溫度和濕度的裝置，模擬特定溫度和濕度的工況。

進(jìn)一步地，所述水平方向動(dòng)力裝置包括液壓執(zhí)行機(jī)和為其提供動(dòng)力的伺服液壓油站，液壓執(zhí)行機(jī)通過連接橫梁和水平方向荷載傳感器與反射裂縫模擬平臺(tái)的移動(dòng)板連接。

進(jìn)一步地，所述水平方向荷載傳感器為螺紋管載荷傳感器。

進(jìn)一步地，所述加載單元還包括支架平臺(tái)，支架平臺(tái)滑動(dòng)連接于水平軸上；重力荷載裝置通過兩根導(dǎo)柱穿過支架平臺(tái)，導(dǎo)柱另一端固定在垂直方向荷載傳感器上方的橫桿上，垂直方向荷載傳感器一端和橫桿連接，另一端和加載頭連接；可升降調(diào)節(jié)裝置固定在支架平臺(tái)上。

進(jìn)一步地，所述支架平臺(tái)下方固定連接三個(gè)滑塊，三個(gè)滑塊分別滑動(dòng)連接在水平軸上，且中間滑塊的兩側(cè)設(shè)有限位彈簧，限位彈簧的另一端固定在水平軸上。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)力單元包括電機(jī)和連桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)通過連桿機(jī)構(gòu)與加載單元固定連接。

進(jìn)一步地，所述重力荷載裝置由多個(gè)數(shù)量可調(diào)的重塊組成。

進(jìn)一步地，所述垂直方向荷載傳感器為S型載荷傳感器。

進(jìn)一步地，所述固定板、移動(dòng)板和升降板分別由上板和下板固定形成；固定板通過下板固定在基座上，移動(dòng)板通過下板滑動(dòng)連接在基座上并與連接橫梁、水平方向荷載傳感器連接，升降板通過設(shè)于下板下方的彈簧彈性固定在基座上。

一種采用上述模擬裝置模擬半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展的方法，包括水平方向張開型反射裂縫擴(kuò)展模擬方法和垂直方向剪切型反射裂縫模擬方法，其特征在于，水平方向張開型反射裂縫擴(kuò)展模擬方法包括：S1，按照反射裂縫模擬平臺(tái)的固定板和移動(dòng)板的尺寸制作待測(cè)瀝青路面試件；S2，將待測(cè)試件固定在反射裂縫模擬平臺(tái)的固定板和移動(dòng)板上；S3，設(shè)定水平方向加載參數(shù)，啟動(dòng)水平方向動(dòng)力裝置至模擬過程結(jié)束；垂直方向剪切型反射裂縫模擬方法包括：S1，按照反射裂縫模擬平臺(tái)的固定板和升降板的尺寸制作待測(cè)瀝青路面試件；S2，將待測(cè)試件固定在反射裂縫模擬平臺(tái)的固定板和升降板上；S3，設(shè)定垂直方向加載參數(shù)，啟動(dòng)動(dòng)力單元至模擬過程結(jié)束；模擬水平方向張開型反射裂縫前通過調(diào)節(jié)單元將加載單元升起，模擬垂直方向剪切型反射裂縫時(shí)通過調(diào)節(jié)單元將加載單元降下。

水平方向的張開型反射裂縫的模擬裝置的工作原理為：首先在原動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)下，伺服液壓油站2產(chǎn)生壓力，在液壓執(zhí)行機(jī)3的作用下將力傳遞給連接橫梁4，連接橫梁4固定焊接在移動(dòng)板6的下板上，螺紋管載荷傳感器6連接在液壓執(zhí)行機(jī)3和移動(dòng)板6下板之間，能夠隨時(shí)感應(yīng)水平拉應(yīng)力的大小。固定板7和移動(dòng)板6之間存在間隙，第一位移傳感器8安裝在固定板7的右端，當(dāng)移動(dòng)板6在力的作用下在水平方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一位移傳感器8能夠感知移動(dòng)板6的位移，傳感器將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)計(jì)算機(jī)。其中伺服液壓油站2和液壓執(zhí)行機(jī)3由計(jì)算機(jī)控制，通過計(jì)算機(jī)選擇恒定應(yīng)變控制，使得每次移動(dòng)板6從起點(diǎn)移動(dòng)到固定的位移，然后再回到起點(diǎn)為一個(gè)周期，周而復(fù)始加載循環(huán)過程。移動(dòng)板6和固定板7組成的模擬平臺(tái)用來支撐待測(cè)試件14，移動(dòng)板6和固定板7分別有兩層，通過螺栓10連接，上下板之間的中心處有定位孔12和定位銷13，待測(cè)試件14和模擬平臺(tái)之間通過環(huán)氧類的膠粘劑15粘接，保證了待測(cè)試件14和固定板7與移動(dòng)板6之間沒有相對(duì)滑動(dòng)。移動(dòng)板6的下板連接的四個(gè)滾輪在基座滑軌上的滑動(dòng)摩擦力很小，忽略不計(jì)。

垂直方向的剪切型反射裂縫的模擬裝置的工作原理為：原動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)滑塊連桿機(jī)構(gòu)17，帶動(dòng)支架平臺(tái)18在水平方向上可以做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在水平軸19兩端分布有第一滑塊20和第二滑塊21，第一滑塊20和第二滑塊21分別通過第一滑塊螺栓22和第二滑塊螺栓23將支架平臺(tái)18和水平軸19滑動(dòng)連接在一起并可在水平軸19上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在水平軸19上分布有兩段限位彈簧24，與中間滑塊25相連接，中間滑塊25通過中間滑塊螺栓26與支架平臺(tái)18相連接，在水平往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中，限位彈簧24可使得中間滑塊25在待測(cè)試件43上行走，不至于掉落，垂直方向上的壓力加載通過重力荷載裝置28來實(shí)現(xiàn)，在重力荷載裝置28的右側(cè)邊緣設(shè)置有卡槽29來放置第二位移傳感器30，并通過卡銷31來固定，第二位移傳感器30的傳感器探頭32與支架平臺(tái)18接觸，用來讀取豎向位移。S型載荷傳感器33通過橫桿27與導(dǎo)柱36相連接，支架平臺(tái)18上用千斤頂螺栓37固定有液壓千斤頂38，通過旋轉(zhuǎn)螺桿39，液壓千斤頂38可以頂?shù)街亓奢d裝置28。水平軸19的兩端由支柱支撐，支柱焊接在基座上。垂直方向的剪切型反射裂縫的模擬裝置的待測(cè)試件43的置于固定板7和升降板9組成的平臺(tái)上，其中升降板也是上板和下板組成，下板經(jīng)由高強(qiáng)彈簧11固定在基座上。固定板7和升降板9之間存在間隙。待測(cè)試件43通過環(huán)氧類膠粘劑15與平臺(tái)粘結(jié)，待測(cè)試驗(yàn)43從固定板7的右端運(yùn)動(dòng)到升降板的左端再回到固定板7的右端為一個(gè)加載周期。

本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)：

1、本發(fā)明裝置不僅可以從水平方向模擬張開型反射裂縫，還能從垂直方向上模擬剪切型反射裂縫，能夠?qū)Π雱傂曰鶎訛r青路面的實(shí)際反射裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展進(jìn)行真實(shí)貼近的模擬，對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗裂材料及結(jié)構(gòu)的選擇提供了參考依據(jù)；

2、本發(fā)明裝置可以對(duì)裂縫擴(kuò)展進(jìn)行模擬，能對(duì)待測(cè)試件的抗裂性能進(jìn)行評(píng)價(jià)；

3、本發(fā)明裝置的適應(yīng)范圍較廣，模擬平臺(tái)上的待測(cè)試件既可以是某一種材料、單一的某一層位的混合料，也可以是組合結(jié)構(gòu)的試件；

4、本發(fā)明裝置的模擬平臺(tái)采用共用一個(gè)固定板，通過將其與移動(dòng)板或升降板組合將模擬水平方向張開型反射裂縫的裝置和模擬垂直方向剪切型反射裂縫的裝置有機(jī)結(jié)合起來。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模擬裝置主視圖，上方為垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊，下方為反射裂縫模擬平臺(tái)和水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊；

圖2為本發(fā)明模擬裝置俯視圖，其中省去垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊，僅包括反射裂縫模擬平臺(tái)和水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊；

圖3為固定板、移動(dòng)板和升降板表面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為模擬水平方向張開型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件位移隨時(shí)間變化曲線；

圖5為模擬水平方向張開型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件上荷載隨時(shí)間變化曲線；

圖6為模擬垂直方向剪切型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件位移隨時(shí)間變化曲線；

圖7為模擬垂直方向剪切型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件上荷載隨時(shí)間變化曲線；

其中，1、原動(dòng)機(jī)；2、伺服液壓油站；3、液壓執(zhí)行機(jī)；4、連接橫梁；5、螺紋管載荷傳感器；6、移動(dòng)板；7、固定板；8、第一位移傳感器；9、升降板；10、螺栓；11、高強(qiáng)彈簧；12、定位孔；13、定位銷；14、待測(cè)試件；15、膠黏劑；16、原動(dòng)機(jī)；17、連桿機(jī)構(gòu)；18、支架平臺(tái)；19、水平軸；20、第一滑塊；21、第二滑塊；22、第一滑塊螺栓；23、第二滑塊螺栓；24、限位彈簧；25、中間滑塊；26、中間滑塊螺栓；27、橫桿；28、重力荷載裝置；29、卡槽；30、第二位移傳感器；31、卡銷；32、傳感器探頭；33、S型載荷傳感器；34、加載頭；35、橫桿螺栓；36、導(dǎo)柱；37、千斤頂螺栓；38、液壓千斤頂；39、旋轉(zhuǎn)螺桿；40、采集控制系統(tǒng)；41、環(huán)境箱；42、基座；43、待測(cè)試件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例具體介紹本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)驗(yàn)中未詳述的試驗(yàn)操作均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)試驗(yàn)操作。

如圖1和2所示的一種半剛性基層瀝青路面反射裂縫擴(kuò)展模擬裝置，包括環(huán)境箱41、反射裂縫模擬平臺(tái)、反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)和采集控制系統(tǒng)40，環(huán)境箱41底部設(shè)有基座42。反射裂縫測(cè)試系統(tǒng)包括水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊和垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊。水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊用于模擬張開型反射裂縫，垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊用于模擬剪切型反射裂縫，且二者互不影響。

反射裂縫模擬平臺(tái)包括相互隔開且平行設(shè)置的三塊平臺(tái)板，中間為固定在基座42上的固定板7，右側(cè)為滑動(dòng)連接在基座42上可水平滑動(dòng)的移動(dòng)板6，左側(cè)為彈性連接在基座42上可垂直運(yùn)動(dòng)的升降板9，固定板7右側(cè)設(shè)有用于探測(cè)移動(dòng)板6位移的第一位移傳感器8。固定板7、移動(dòng)板6和升降板9分別由上板和下板固定形成；固定板7通過下板固定在基座42上，移動(dòng)板6通過下板滑動(dòng)連接在基座42，升降板9通過設(shè)于下板下方的高強(qiáng)彈簧11彈性固定在基座42上。模擬張開型反射裂縫時(shí)，將待測(cè)試件固定在固定板7和移動(dòng)板6組成的平臺(tái)上，通過移動(dòng)板6的往復(fù)運(yùn)動(dòng)模擬水平拉伸力。模擬剪切型反射裂縫時(shí)，將待測(cè)試件固定在固定板7和升降板9組成的平臺(tái)上，通過升降板的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)模擬垂直方向的剪切力。

水平方向張開型反射裂縫測(cè)試模塊設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)移動(dòng)板6的右側(cè)，包括水平方向動(dòng)力裝置(包括液壓執(zhí)行機(jī)3和為其提供動(dòng)力的伺服液壓油站2)、連接在液壓執(zhí)行機(jī)3和移動(dòng)板6之間的連接橫梁4和連接在液壓執(zhí)行機(jī)3和移動(dòng)板6之間的水平方向荷載傳感器(即螺紋管載荷傳感器5)。液壓執(zhí)行機(jī)3帶動(dòng)移動(dòng)板6左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

垂直方向剪切型反射裂縫測(cè)試模塊包括加載單元、調(diào)節(jié)單元、動(dòng)力單元和支撐單元。支撐單元固定在基座42上并設(shè)有水平軸19，水平軸19設(shè)于反射裂縫模擬平臺(tái)的上方。加載單元包括支架平臺(tái)18，支架平臺(tái)18下方固定連接三個(gè)滑塊(即第一滑塊20、第二滑塊21和中間滑塊25)，三個(gè)滑塊分別滑動(dòng)連接在水平軸19上，且中間滑塊25的兩側(cè)設(shè)有限位彈簧24，限位彈簧24的另一端固定在水平軸19上。加載單元還包括加載頭34、給加載頭34負(fù)重的重力荷載裝置28和探測(cè)加載單元位移的第二位移傳感器30。重力荷載裝置28由多個(gè)數(shù)量可調(diào)的重塊組成，通過兩根導(dǎo)柱36穿過支架平臺(tái)18，導(dǎo)柱36另一端固定在垂直方向荷載傳感器(即S型載荷傳感器33)上方的橫桿27上，S型載荷傳感器33的一端和橫桿27連接，另一端和加載頭34連接。調(diào)節(jié)單元為設(shè)于重力荷載裝置28下方的可升降液壓千斤頂38，液壓千斤頂38固定在支架平臺(tái)18上。動(dòng)力單元包括電機(jī)(即原動(dòng)機(jī)16)和連桿機(jī)構(gòu)17，原動(dòng)機(jī)16通過連桿機(jī)構(gòu)17與支架平臺(tái)18固定連接，帶動(dòng)加載單元左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過增加或減少重力荷載裝置28上的重塊，可以變換加載頭34對(duì)待測(cè)試件的加載力。

第一位移傳感器8、伺服液壓油站2、液壓執(zhí)行機(jī)3、控制伺服液壓油站2的原動(dòng)機(jī)1、螺紋管載荷傳感器5、原動(dòng)機(jī)16、S型載荷傳感器33及第二位移傳感器30分別與采集控制系統(tǒng)40連接。本發(fā)明環(huán)境箱設(shè)有溫度控制器和風(fēng)機(jī)，溫度控制機(jī)和風(fēng)機(jī)與采集控制系統(tǒng)連接，用來調(diào)節(jié)環(huán)境箱內(nèi)的溫度，模擬不同的測(cè)試溫度。

50的作用是用來控制模擬裝置實(shí)驗(yàn)的溫度，其中通過溫度控制器51和風(fēng)機(jī)52來實(shí)現(xiàn)，溫度控制器和風(fēng)機(jī)由計(jì)算機(jī)53控制。

工作原理：

水平方向的張開型反射裂縫的模擬裝置的工作原理為：首先在原動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)下，伺服液壓油站2產(chǎn)生壓力，在液壓執(zhí)行機(jī)3的作用下將力傳遞給連接橫梁4，連接橫梁4固定焊接在移動(dòng)板6的下板上，螺紋管載荷傳感器6連接在液壓執(zhí)行機(jī)3和移動(dòng)板6下板之間，能夠隨時(shí)感應(yīng)水平拉應(yīng)力的大小。固定板7和移動(dòng)板6之間存在間隙，第一位移傳感器8安裝在固定板7的右端，當(dāng)移動(dòng)板6在力的作用下在水平方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一位移傳感器8能夠感知移動(dòng)板6的位移，傳感器將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)計(jì)算機(jī)。其中伺服液壓油站2和液壓執(zhí)行機(jī)3由計(jì)算機(jī)控制，通過計(jì)算機(jī)選擇恒定應(yīng)變控制，使得每次移動(dòng)板6從起點(diǎn)移動(dòng)到固定的位移，然后再回到起點(diǎn)為一個(gè)周期，周而復(fù)始加載循環(huán)過程。移動(dòng)板6和固定板7組成的模擬平臺(tái)用來支撐待測(cè)試件14，移動(dòng)板6和固定板7分別有兩層，通過螺栓10連接，上下板之間的中心處有定位孔12和定位銷13，待測(cè)試件14和模擬平臺(tái)之間通過環(huán)氧類的膠粘劑15粘接，保證了待測(cè)試件14和固定板7與移動(dòng)板6之間沒有相對(duì)滑動(dòng)。移動(dòng)板6的下板連接的四個(gè)滾輪在基座滑軌上的滑動(dòng)摩擦力很小，忽略不計(jì)。

垂直方向的剪切型反射裂縫的模擬裝置的工作原理為：原動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)滑塊連桿機(jī)構(gòu)17，帶動(dòng)支架平臺(tái)18在水平方向上可以做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在水平軸19兩端分布有第一滑塊20和第二滑塊21，第一滑塊20和第二滑塊21分別通過第一滑塊螺栓22和第二滑塊螺栓23將支架平臺(tái)18和水平軸19滑動(dòng)連接在一起并可在水平軸19上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在水平軸19上分布有兩段限位彈簧24，與中間滑塊25相連接，中間滑塊25通過中間滑塊螺栓26與支架平臺(tái)18相連接，在水平往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中，限位彈簧24可使得中間滑塊25在待測(cè)試件43上行走，不至于掉落，垂直方向上的壓力加載通過重力荷載裝置28來實(shí)現(xiàn)，在重力荷載裝置28的右側(cè)邊緣設(shè)置有卡槽29來放置第二位移傳感器30，并通過卡銷31來固定，第二位移傳感器30的傳感器探頭32與支架平臺(tái)18接觸，用來讀取豎向位移。S型載荷傳感器33通過橫桿27與導(dǎo)柱36相連接，支架平臺(tái)18上用千斤頂螺栓37固定有液壓千斤頂38，通過旋轉(zhuǎn)螺桿39，液壓千斤頂38可以頂?shù)街亓奢d裝置28。水平軸19的兩端由支柱支撐，支柱焊接在基座上。垂直方向的剪切型反射裂縫的模擬裝置的待測(cè)試件43的置于固定板7和升降板9組成的平臺(tái)上，其中升降板也是上板和下板組成，下板經(jīng)由高強(qiáng)彈簧11固定在基座上。固定板7和升降板9之間存在間隙。待測(cè)試件43通過環(huán)氧類膠粘劑15與平臺(tái)粘結(jié)，待測(cè)試驗(yàn)43從固定板7的右端運(yùn)動(dòng)到升降板的左端再回到固定板7的右端為一個(gè)加載周期。

基于上述裝置，本發(fā)明提供一種模擬方法，不僅可以模擬水平方向張開型反射裂縫，又能模擬垂直方向上剪切型反射裂縫，步驟如下：

S1：首先制備待測(cè)試件，如果被測(cè)物的尺寸較大，只要按照尺寸進(jìn)行切割即可；

S2：將待測(cè)試件用環(huán)氧膠粘劑固定在反射裂縫模擬平臺(tái)上，待其固化后，設(shè)定環(huán)境箱的測(cè)試溫度，選擇要測(cè)試的反射裂縫的類型，打開相對(duì)應(yīng)的開關(guān)和計(jì)算器控制器；

S3：當(dāng)進(jìn)行模擬水平方向張開型反射裂縫時(shí)，不需要開動(dòng)控制垂直方向上的動(dòng)力裝置，同理，當(dāng)進(jìn)行模擬垂直方向反射裂縫時(shí)，不需要開水平方向的動(dòng)力裝置，利用計(jì)算機(jī)控制，通過位移傳感器和荷載傳感器可以得到位移、力隨時(shí)間的曲線圖，通過設(shè)定恒定位移R(水平張開型模擬)或者恒定的應(yīng)力F(垂直剪切型模擬)，進(jìn)行試驗(yàn)，可以根據(jù)不同的要求，設(shè)定程序結(jié)束的條件，如加載循環(huán)次數(shù)N，力的衰減率達(dá)到某一設(shè)定值或者待測(cè)試件裂縫貫穿表面，試件破壞，實(shí)驗(yàn)完成結(jié)束后，可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到保存設(shè)備。

最終通過評(píng)價(jià)其載循環(huán)次數(shù)N，力的衰減率(水平張開型模擬)以及裂縫擴(kuò)展指數(shù)(垂直剪切型模擬，即為在加載曲線位移和時(shí)間軸圍成的面積)，載循環(huán)次數(shù)N越大，力的衰減率越小，裂縫擴(kuò)展指數(shù)越小，說明被測(cè)物的抗裂性能越好。

本發(fā)明中的水平方向的張開型反射裂縫模擬的一個(gè)周期為從初始距離到達(dá)最大位移然后回到初始位置為一個(gè)周期，一個(gè)周期所用的時(shí)間可進(jìn)行調(diào)節(jié)，本裝置水平方向上力的位移隨時(shí)間的曲線關(guān)系如圖4的形式。

本發(fā)明反射裂縫模擬水平張開型反射裂縫的實(shí)驗(yàn)結(jié)束的終止條件為：1、達(dá)到設(shè)定的加載循環(huán)次數(shù)(如1000次，2000次，5000次等)；2、力的衰減率達(dá)到原來的95％，即力衰減為原來的5％；3、待測(cè)試件裂縫貫穿表面發(fā)生破壞。本發(fā)明反射裂縫模擬剪切型型反射裂縫的實(shí)驗(yàn)結(jié)束的終止條件可選擇為：1、達(dá)到設(shè)定的加載循環(huán)次數(shù)(如1000次，2000次，5000次等)；2、待測(cè)試件裂縫貫穿表面發(fā)生破壞。圖5為模擬水平方向張開型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件上荷載隨時(shí)間變化曲線。

本發(fā)明中的垂直方向上的剪切型反射裂縫模擬的一個(gè)周期為從固定板的右端端到達(dá)升降板的左端，再回到固定板的右端，其中在固定端的位移為階段1，在間隙縫上的位移變化為階段2，在升降板上的位移變化為階段3，這三個(gè)階段為半個(gè)周期。一個(gè)周期所用的時(shí)間可進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著加載次數(shù)的增加，豎向位移將逐漸增大。圖6為模擬垂直方向剪切型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件位移隨時(shí)間變化曲線。圖7為模擬垂直方向剪切型反射裂縫時(shí)待測(cè)試件上荷載隨時(shí)間變化曲線。

本發(fā)明上述裝置和方法可以評(píng)價(jià)待測(cè)試件的抗反射裂縫的能力。

1、對(duì)于模擬水平方向的張開型反射裂縫，如果待測(cè)試件均沒有達(dá)到設(shè)定的加載循環(huán)次數(shù)而破壞，則可認(rèn)為能夠抵抗加載循環(huán)次數(shù)越多的待測(cè)試件其抗反射裂縫能力越強(qiáng)。對(duì)于待測(cè)試件均可以達(dá)到設(shè)定的加載循環(huán)次數(shù)的未破壞的，可以通過力的衰減率來評(píng)價(jià)其抗反射裂縫的性能，衰減率越小，抗反射裂縫的性能越好。

2、對(duì)于模擬垂直方向的反射裂縫：如果待測(cè)試件均沒有達(dá)到設(shè)定的加載循環(huán)次數(shù)而破壞，則可認(rèn)為能夠抵抗加載循環(huán)次數(shù)越多的待測(cè)試件其抗反射裂縫能力越強(qiáng)。同時(shí)，還可以根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)其位移和時(shí)間曲線的模擬，通過積分值抗裂指數(shù)來評(píng)價(jià)抗反射裂縫的能力。

本發(fā)明裝置不僅可以從水平方向模擬張開型反射裂縫，還能從垂直方向上模擬剪切型反射裂縫，能夠?qū)Π雱傂曰鶎訛r青路面的實(shí)際反射裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展進(jìn)行真實(shí)貼近的模擬，對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗裂材料及結(jié)構(gòu)的選擇提供了參考依據(jù)；本發(fā)明裝置可以對(duì)裂縫擴(kuò)展進(jìn)行模擬，能對(duì)待測(cè)試件的抗裂性能進(jìn)行評(píng)價(jià)；本發(fā)明裝置的適應(yīng)范圍較廣，模擬平臺(tái)上的待測(cè)試件既可以是某一種材料、單一的某一層位的混合料，也可以是組合結(jié)構(gòu)的試件；本發(fā)明裝置的模擬平臺(tái)采用共用一個(gè)固定板，通過將其與移動(dòng)板或升降板組合將模擬水平方向張開型反射裂縫的裝置和模擬垂直方向剪切型反射裂縫的裝置有機(jī)結(jié)合起來。

上述實(shí)施例的作用在于具體介紹本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，不應(yīng)將本發(fā)明的保護(hù)范圍局限于該具體實(shí)施例。