一种粘结滑移测试装置及方法与流程

1.本发明属于混凝土桥梁设计技术领域，具体是涉及一种用于桥梁铺装层和主梁混凝土层的粘结滑移测试装置及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.分布式混凝土桥梁往往在主梁上部浇筑混凝土铺装层以增强横向多片梁的整体性。早期还会在铺装层和主梁之间增加防水层以防止积水对主梁钢筋的锈蚀。随着桥梁运营时间的增长和车辆超载的普遍，铺装层和主梁的粘结性能劣化，容易发生在外荷载作用下剥离，不能协调受力。若仍按考虑铺装层的梁高进行设计验算，则会造成计算承载力过高，降低安全系数。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种粘结滑移测试装置及方法，通过该装置能直接测试主梁和铺装层之间的粘结滑移特性，进而评估主梁在外荷载作用下受力性能。
5.本发明实施例提供了一种粘结滑移测试装置，其特征在于：包括底座，在底座上设有固定试验样品底部的凹槽，在所述底座的顶部固定有水平滑槽，水平滑槽内设有能够与试验样品顶面相接触的滚轮，底座上设有能够与试验样品外壁面接触的位移传感器，在所述底座的一侧设有水平放置的施力杆，施力杆的轴线与水平滑槽的轴线相平行，施力杆的端部设有能够套装在试验样品的固定环，所述施力杆上设有力传感器。
6.进一步地，底座上设有能够上下升降的支架，所述水平滑槽设置在支架上。
7.进一步地，施力杆的端部与固定环铰接在一起。
8.进一步地，在所述底座的一侧设有反力架，反力架固定不动，施力杆设置在反力架上，且能够在反力架上上下移动。
9.进一步地，在所述反力架上设有调整施力杆移动的挡板。
10.进一步地，所述反力架上设有连接施力杆端部的伺服千斤顶。
11.进一步地，在所述底座上设有倾斜放置的固定杆，位移传感器设置在固定杆的端部。
12.进一步地，所述固定环u形环，u形环的开口通过紧固螺栓连接，u形环的内壁面上设有软质保护套。
13.进一步地，底座设有用于夹紧试验样品的三爪卡盘。
14.本发明实施例还提供了基于上述任一项所述的一种粘结滑移测试装置的测试方法，该方法包括如下过程：
15.将带有两层材料的试样竖直固定在底座上，使得底座顶部的水平滑槽与试样的顶部相接触；
16.将固定环套装在试样的上层材料的外壁面上，调整施力杆的水平度；
17.安装位移传感器、调试测试系统，通过施力杆预加载以消除试样与装置中连接部位的间隙；再通过施力杆实现水平拉伸，记录拉伸过程中拉伸力和试样上层材料与下层材料位移的关系；直至试样上层材料与下层材料分离，停止加载。
18.本发明的有益效果如下：
19.本发明提供的粘结滑移测试装置简便，通过底座固定住试验样品的下层材料，通过固定环给试验样品的上层材料施加水平力，通过力传感器检测上层材料施加力的大小，同时通过利用底座上位移传感器可以检测上层材料的位移，可以直接测试现有分布式混凝土桥梁中铺装层和主梁层之间的粘结滑移关系，真实反映界面的粘结特性。同时底座顶部的水平滑槽以及水平滑槽内的滚轮实现了试样仅受水平剪切力作用，保证了测试的准确。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的滑移测试装置的结构示意图；
21.图2是本发明实施例提供的夹持装置示意图；
22.图3是本发明固定装置示意图。
23.图中：1、伺服千斤顶，2、垂向位移调整装置，3、反力支架，4、力传感器，5、连接铰，6、力杆，7、固定环，8、卡环固定螺栓，9、夹紧滑块，10、夹紧槽，11、位移传感器，12、滚轴，13、竖向限位装置，14、圆柱体试样。
具体实施方式
24.如图1所示，本发明实施例提供了一种用于桥梁铺装层和主梁混凝土粘结滑移测试装置，该装置主要包括固定在地面上的底座10，通过所述底座10用于固定带有桥梁铺装层和主梁混凝土层的圆柱体试样14，所述底座10主要用于固定试验品层中的主梁混凝土层，在所述底座10的一侧设有力杆4，力杆4可以在水平方向上施加力，力杆4的端部通过固定环7套装在圆柱体试样14中的桥梁铺装层，这样通过力杆4施加水平力，将圆柱体试样14中的主混凝土层和桥梁铺装层进行粘结滑移测试装置。
25.现假设，本实施例中所述圆柱体试样14中的上层为桥梁铺装层，下层为主梁混凝土层，当然，也可上层为主梁混凝土层，上层为桥梁铺装层。
26.具体地，本发明实施例中，所述底座10的上表面上设有用于固定试验样品的凹槽，该凹槽的直径一般等于试验样品的直径，可直接将试验样品下层的主梁混凝土层竖直插在底座10的凹槽内，保证其竖直固定固定。
27.所述底座10的顶部还固定连接有竖向限位装置13，该竖直限位装置13包括一个水平放置的顶板，该顶板的下表面上设有滑槽，试验样品的桥梁铺装层的顶部安装在滑槽内，同时在该滑槽的底面上设有一排滚轴12，该滚轴12与试验样品的顶面相接触，所述滚轴能实现试样的水平无摩擦位移。这样通过固定环7给试验样品上层施加水平力的时候，通过顶板内的滚轴12与试验样品的顶部相接触以及滑槽的竖向限位作用，可以保证试验样品仅仅受水平剪切力的作用，顶部不再受摩擦力的影响，保证了测试的准确，避免了外部因素对测试结果的影响，可用于铺装层与主梁之间的粘结评估。
28.在本发明实施例中，所述滑槽可以为一个矩形槽，考虑到试验样品一般都是圆柱
形或者是矩形，所述矩形槽的宽度一般等于或大于试验样品的直径或者宽度，但矩形槽的长度要大于试验样品的直径或者长度，这样可以保证试验样品中的铺装层与主梁层在发生微小位移时候，铺装层的顶部仍然可以在滑槽内滑动。
29.本实施中所述顶板长度方向的两端通过分别通过一个导向杆安装在底座10，在所述底座10上设有能够容纳导向杆的导向孔，导向杆可以在导向孔内上下运动且固定在某个位置上，这样顶板可以根据不同试验样品的高度，随着调整自身的高度，使得该装置可以适应不同高度的试验样品。
30.当然，在另外一些实施例中，所述顶板也可以不固定在底座上，可以在底座10的上部设有固定架，顶板设置在固定架上，并且可以进行上下移动。
31.进一步地，本实施例中的在所述底座10的一侧还设有一个反力支架3，所述反力支架3上设有一个水平放置的力杆3，该力杆3端部连接一个固定环7，该固定环7可以套装在试验样品的外表面上，另一端与反力支架3上的伺服千斤顶1相连接，所述伺服千斤顶1可以实现微小位移加载，当试验样品固定在底座10上的时候，可以将力杆上的固定环套在试验样品桥梁铺装层和主梁混凝土交界处的上方，通过伺服千斤顶1给固定环7逐渐的施加一定的水平力，从而实现桥梁铺装层和主梁混凝土之间的滑移测试。
32.如图2所示，本实施例中的固定环7为一个u型环，该u型环的开口通过一个卡环固定螺栓8组成一个封闭的空间，主要是通过该u型环与试验样品的外壁面相接触实现力的施加。
33.所述固定环的内侧设有软质保护套，这样防止通过u型环在施加力的时候，防止夹紧力过大时损坏试样14。
34.在本发明实施例中，所述力杆6上设有力传感器4，这样在伺服千斤顶1施加力的时候，可以随时观察力的大小，同时在所述底座10上设有一根倾斜放置的固定杆，其中固定杆的端部连接一个水平放置的位移传感器11，该位移传感器11安装完之后能够与试验样品的外壁直接接触。
35.所以本发明实施提供的粘结滑移测试装置在测试试样样品中的主梁层和铺装层之间的粘结性滑移特性的时候，可以通过力传感器4和位移传感器11来判断主梁层在外载荷作用下的受力情况和位移情况。
36.进一步地，本实施例中所述力杆6的端部与固定环7是通过连接铰5铰接在一起的，两者可以发生相对转动，同时所述力杆6是直接穿过反力架3，所述力杆通过垂向位移调整装置2固定在反力架3上，这样通过垂向位移调整装置2调整力杆的高度，所以在开始对试验样品进行粘结滑移测试之前，可以预先调整垂向位移调整装置2，使伺服千斤顶1、力传感器4、连接铰5、拉伸连接杆6中心与试样14上部铺装层中心对齐。
37.可以理解的是，本实施例中的垂向位移调整装置2可以为一个上下移动的支撑板，通过该支撑板调整力杆6的水平高度。
38.参见图3所示，本实施例中的所述固定底座10可以为一个三爪卡盘，三爪卡盘圆周方向设有三个夹紧滑块9，该三爪卡盘的底部通过螺栓直接固定在底,10上，这样通过三爪卡盘直接夹紧试验样品的下层，保证在过程中的稳定性。
39.需要说明的就是，如果设置了三爪卡盘也可以将底座10上的凹槽省去，该三爪卡盘配合顶部滑槽，可以适应不同直径的试验样品。
40.下面详细说明一下基于上述一种用于桥梁铺装层和主梁混凝土粘结滑移测试装置的测试方法，该方法包括如下过程：
41.上述装置对应以下具体操作方法：
42.步骤(1)：
43.竖向取出保护层和主梁圆柱体试样。将试样竖直固定于该装置中底座10中，环向移动夹紧滑块9使试样14夹紧，在所述试样14的顶部安装滚轮12和竖向限位装置13限制试样发生转动和竖向位移；
44.步骤(2)：
45.通过调整垂向位移调整装置2，使伺服千斤顶1、力传感器4、连接铰5、力杆6的中心与试样上部铺装层中心对齐；
46.步骤(3)：
47.使用夹持装置扣住试样上部，固定环7内部与试样侧面全面接触，卡环固定螺栓8璇紧。夹持装置中固定环7和拉伸装置中的力杆6通过连接铰4固定；
48.步骤(4)：
49.安装位移传感器4、调试测试系统，启动伺服千斤顶1预加载以消除连接部位的间隙。启动伺服千斤顶1实现正式水平低速位移拉伸，记录拉伸过程中拉伸力和试样上部位移的关系。直至试样上部与下部分离，停止加载。
50.上述实施例的测试方法实现了试样仅受水平剪切力作用，保证了测试的准确，避免了外部因素对测试结果的影响，可用于铺装层与主梁之间的粘结评估。
51.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
52.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。