鋼與混凝土界面疲勞試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼橋面鋪裝檢測儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對鋼與混凝土界面實(shí)施疲勞試驗(yàn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼橋面鋪裝是由單層或多層混凝土與鋼橋面板組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)層由粘結(jié)材料結(jié)合為整體，層間界面的力學(xué)特性和強(qiáng)度對鋪裝結(jié)構(gòu)具有重要的影響。由于鋼與混凝土物理、力學(xué)特性的差異，在行車荷載的反復(fù)作用下，鋼橋面板與混凝土接觸界面容易出現(xiàn)疲勞破壞，產(chǎn)生滑移或剪切斷裂等損壞，因此該接觸界面的抗疲勞特性直接影響到鋼橋面鋪裝的耐久性和安全性，測試鋼與混凝土界面的抗疲勞特性對實(shí)際工程尤其重要。
[0003]目前國內(nèi)外測試鋼與混凝土界面力學(xué)特性的試驗(yàn)裝置在進(jìn)行界面疲勞試驗(yàn)時(shí)不能完全滿足使用需求。例如:中國專利CN101126691提供了一種公路鋼橋梁瀝青混凝土鋪裝層抗剪抗彎拉測試儀，但該裝置沒有考慮施加法向應(yīng)力，且不能模擬界面的實(shí)際工作溫度環(huán)境。中國專利CN103471924具有控溫和法向應(yīng)力施加功能，但它在實(shí)施界面剪切試驗(yàn)過程中法向應(yīng)力無法保持穩(wěn)定，而法向應(yīng)力對界面力學(xué)性能的影響較大，同時(shí)該裝置采用滾軸與試件接觸將導(dǎo)致法向應(yīng)力不能均勻分布在界面上。因此，在考慮穩(wěn)定法向應(yīng)力作用和溫度環(huán)境等工作條件下，現(xiàn)有試驗(yàn)裝置不能準(zhǔn)確測試鋼與混凝土界面的抗疲勞特性和強(qiáng)度，或者導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的偏差，無法正確評價(jià)鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的性能及施工效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決采用現(xiàn)有鋼與混凝土界面試驗(yàn)裝置進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，無法保持法向應(yīng)力穩(wěn)定性和均勻性，以及無法模擬工況環(huán)境溫度等問題，提供一種兼容多種試驗(yàn)條件、試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用方便的鋼與混凝土界面疲勞試驗(yàn)裝置，它能更好地模擬界面法向應(yīng)力與剪應(yīng)力共存的受力狀態(tài)，建立不同環(huán)境條件下荷載與界面疲勞特性的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而提高鋼與混凝土界面抗疲勞特性和強(qiáng)度的測試精度和效果。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種鋼與混凝土界面疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于該裝置包括:控制單元、加載單元、試件固定單元和試件11，所述的控制單元包括計(jì)算機(jī)18、水平氣壓伺服控制系統(tǒng)5、主控箱19、水平荷載傳感器9、豎向荷載傳感器2，所述加載單元包括疲勞試驗(yàn)機(jī)3、水平氣壓缸8、試件壓頭4、豎向作動器1，所述的試件固定單元包括工作平臺7、滾動支座14、夾具15、蓋板17、豎向固定拉桿13、水平固定拉桿16、固定橫桿20、直線導(dǎo)軌10 ；
[0006]試件11的混凝土部分111固定在夾具15內(nèi)，試件的鋼板部分112突出于夾具15夕卜，所述夾具15和試件11由滾動支座14承載并置于工作平臺7上，滾動支座14可沿工作平臺7移動。試件中鋼板與混凝土的接觸面為試件界面12，試件界面12與滾動支座14邊緣處于同一垂直平面；
[0007]沿試件鋼板部分112的法線水平方向R，依次設(shè)置固定橫桿20、2根水平固定拉桿16、滾動支座14及其承載的夾具15和試件11、直線導(dǎo)軌10、水平荷載傳感器9、水平氣壓缸8，其中2根水平固定拉桿16分別水平置于滾動支座14兩側(cè)，一端共同與固定橫桿20垂直連接，另一端共同固定在水平氣壓缸8上，試件鋼板部分112的外表面與直線導(dǎo)軌10的滑動面相貼合，水平氣壓缸8依次與水平荷載傳感器9、直線導(dǎo)軌10連接并施加水平力將試件壓緊。
[0008]沿工作平臺7垂直方向上，蓋板17放置于試件11上，2根豎向固定拉桿13分別置于夾具15兩側(cè)，上端同時(shí)與蓋板17連接并夾緊試件11，下端同時(shí)固定連接于工作平臺7上，試件壓頭4垂直置于試件鋼板部分112的正上方，且與鋼板部分112的中心線重合，試件壓頭4上部與豎向作動器I連接，由疲勞試驗(yàn)機(jī)3連接豎向作動器I并施加垂直作用力，帶動試件壓頭4向試件的鋼板部分112施加垂直作用力，使試件鋼板部分112相對于混凝土部分111產(chǎn)生向下移動，并產(chǎn)生剪切變形，豎向荷載傳感器2安裝于垂直力作用處。
[0009]主控箱19通過三根數(shù)據(jù)線分別與計(jì)算機(jī)18、豎向作動器1、豎向荷載傳感器2連接以完成疲勞試驗(yàn)的操作控制和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集工作。水平氣壓伺服控制系統(tǒng)5通過輸氣軟管6與水平氣壓缸8連接，并控制監(jiān)測水平壓力的大小。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0011]1.通過水平氣壓缸和水平氣壓伺服控制系統(tǒng)在試件界面施加0_2MPa的任意法向應(yīng)力并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，涵蓋了鋼橋面與鋪裝界面在車輛荷載作用下可能產(chǎn)生的所有法向應(yīng)力狀況，克服了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置在試驗(yàn)過程中法向應(yīng)力不能保持穩(wěn)定的不足。
[0012]2.本發(fā)明的滾動支座水平方向可移動，可使得試件界面與滾動支座邊緣在同一豎直面上，并減小試件形狀、尺寸的不規(guī)則對疲勞試驗(yàn)的影響，能有效降低疲勞試驗(yàn)結(jié)果的離散性，提高疲勞試驗(yàn)的可靠性，完善現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的不足。
[0013]3.試件的鋼板部分與直線導(dǎo)軌的滑動部分接觸并同步沿豎向移動，消除了摩擦力對界面的影響并保證了法向應(yīng)力施加的均勻性，克服了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置不能均勻施加法向應(yīng)力的不足。
[0014]4.本發(fā)明的夾具、蓋板、試件壓頭、滾動支座均為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，便于針對不同夾持試件的形狀和尺寸對夾具、蓋板、試件壓頭進(jìn)行更換，使本發(fā)明應(yīng)用更加廣泛，且當(dāng)夾具、蓋板、試件壓頭、滾動支座出現(xiàn)磨損時(shí)便于更換。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為夾具、蓋板、試件、直線導(dǎo)軌、水平荷載傳感器、工作平臺、水平氣壓缸、豎向固定拉桿、滾動支座、水平固定拉桿和水平固定橫梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為鋼與混凝土試件、試件界面、夾具和滾動支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的試件固定單元放置于溫度可控環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記及其所代表的組成部分為:1 一豎向作動器，2 —豎向荷載傳感器，3 —疲勞試驗(yàn)機(jī)，4 一試件壓頭，5—水平氣壓伺服控制系統(tǒng)，6—輸氣軟管，7—工作平臺，8—水平氣壓缸，9 一水平荷載傳感器，10 一直線導(dǎo)軌，11 一試件，111-試件的混凝土部分，112-試件的鋼板部分，12 一試件界面，13 一豎向固定拉桿，14 一滾動支座，15 一夾具，16 一水平固定拉桿，17 —蓋板，18 —計(jì)算機(jī)，19 一主控箱，20 —固定橫桿，21 —環(huán)境箱。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例一:
[0022]本發(fā)明一種鋼與混凝土界面疲勞試驗(yàn)裝置，包括:控制單元、加載單元、試件固定單元和試件11，所述的控制單元包括計(jì)算機(jī)18、水平氣壓伺服控制系統(tǒng)5、主控箱19、水平荷載傳感器9、豎向荷載傳感器2，所述加載單元包括疲勞試驗(yàn)機(jī)3、水平氣壓缸8、試件壓頭4、豎向作動器1，所述的試件固定單元包括工作平臺7、滾動支座14、夾具15、蓋板17、豎向固定拉桿13、水平固定拉桿16、固定橫桿20、直線導(dǎo)軌10 ；
[0023]試件11的混凝土部分111固定在夾具15內(nèi)，試件的鋼板部分112突出于夾具15夕卜，所述夾具15和試件11由滾動支座14承載并置于工作平臺7上，滾動支座14可沿工作平臺7移動。試件中鋼板與混凝土的接觸面為試件界面12，試件界面12與滾動支座14邊緣處于同一垂直平面；
[0024]沿試件鋼板部分112的法線水平方向R，依次設(shè)置固定橫桿20、2根水平固定拉桿
16、滾動支座14及其承載的夾具15和試件11、直線導(dǎo)軌10、水平荷載傳感器9、水平氣壓缸8，其中2根水平固定拉桿16分別水平置于滾動支座14兩側(cè)，一端共同與固定橫桿20通過螺栓垂直連接，另一端同時(shí)固定在水平氣壓缸8上，試件鋼板部分112的外表面與直線導(dǎo)軌10的滑動面相貼合，水平氣壓缸8依次與水平荷載傳感器9、直線