[发明专利]一种沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及公路工程沥青路面的抗裂性研究领域，特别涉及提出一种沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置。

背景技术

自20世纪70年代起，国内外道路工程界对沥青路面反射裂缝的研究一直十分活跃，弄清反射裂缝的产生过程和提出有效的防治措施是解决反射裂缝的两个核心问题。因此，对这两个问题的研究是提高沥青路面耐久性的关键所在。尽管静力分析法、断裂及损伤力学和有限元方法为分析沥青面层的反射裂缝提供了理论基础，但由于路面结构的复杂性及材料参数的变异性等因素，仅从理论分析并不能完全解决反射裂缝的研究课题，理论分析与实际工程应用存在一定差距，为了把两者联系起来，必须通过室内试验，在较短时间内，控制主要试验因素进行试验分析研究，评价不同结构沥青路面的抗裂性能。

近年来，国内外科研机构已进行了许多针对于沥青路面反射裂缝的室内试验，开发了相应的试验设备和试验方法，主要可分为以下几类：1)直接拉伸试验。如加拿大渥太华学者A.Shalaby采用重复液压加荷机对现场摊铺、碾压后的沥青混凝土切块(尺寸为45cm×15cm×7cm，包括有缺口及无缺口两种)进行重复拉伸疲劳试验；荷兰H.V.Duijn在小块混凝土板上铺筑了纯沥青混凝土、无纺聚丙稀格栅PP、聚酯格栅PET和玻璃纤维毡Glasphalt等几种沥青加铺层结构进行直接拉伸试验，对比各种材料的抗拉伸能力。2)间接拉伸试验。奥地利维也纳大学E.K.Tschegg等人采用劈裂试验来评定层间粘结强度和单位断裂能。3)弯曲一拉伸疲劳试验。意大利Bologna大学的G.Dondi采用无加筋沥青混凝土、无纺土工布、聚丙稀土工格栅和土工织网等几种材料的沥青加铺层进行三点弯曲疲劳试验，对不同夹层的沥青加铺结构抗裂性能进行评价。法国Limoges土木工程实验室进行了有跨中槽口试件的三点弯曲试验，获取了计算应力强度因子K及Paris规律的系数C和P值，从而利用da/dN＝C(ΔK)p式计算疲劳破坏寿命。同济大学采用无切口有加筋层试件，加铺层结构分别为含聚乙稀网层、无纺土工布、特种钢丝格栅夹层的试件和普通沥青混凝土，在温度为-3℃、15℃和60℃条件下进行静载试验。4)剪切疲劳试验。华南建设学院采用自制的剪切装置模拟了II型裂缝的剪切疲劳破坏。葡萄牙J.B.Sousa采用了Cox&Sons公司生产的反射裂缝仪(CS7000和CS7200系统)对试件进行了剪切和拉裂重复加载试验，模拟了I型及II型裂缝的联合作用。5)试板疲劳试验。日本NAGATO.ABC及英国诺丁汉大学均采用了试板轮迹疲劳试验，采用滚动的轮子模拟接缝两侧的偏荷载及中荷载作用对沥青路面所产生的疲劳作用。

纵观以上各种针对沥青路面反射裂缝疲劳试验，主要基于现象学法或力学近似法。从现象学法的角度，分析了沥青或夹层材料对混合料抗裂性的影响，未涉及路面结构变化导致整个路面抗裂性能的差异性；从力学近似法的角度，视沥青混合料为均质、弹性、各向同性，分析了沥青混合料裂缝扩展规律，但其计算结果与工程实际存在较大差别，因此，两种方法均未彻底揭示沥青混合料在荷载作用下的损伤、疲劳及断裂机理。

沥青混合料集粘弹塑性和非均质性等为一体，已有的试验方法或计算模型不能全面真实地反映路面结构反射裂缝形成、扩展及断裂规律，开发一种较真实地反映沥青路面结构在荷载作用下其反射裂缝形成、扩展的试验仪，具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置，该装置可进行张拉型和剪切型反射裂缝扩展大比例尺寸试验，分析比较不同沥青路面结构或材料的防裂效果，获取相关的计算参数并验证理论计算结果，为沥青路面结构设计提供可靠的试验依据。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案，包括环境箱，以及放置在环境箱内的沥青路面模拟平台和反射裂缝测试仪，其特征在于，所述反射裂缝测试仪包括水平方向张拉疲劳试验部件、竖向剪切疲劳试验部件和数据采集部件；所述沥青路面模拟平台，包括焊接为一体的固定试验料车与料车机座，以及可在料车机座导轨上水平移动的活动试验料车。

所述料车机座上设置有导轨，导轨上设置有滚轴，活动试验料车可在该导轨上水平移动，所述活动试验料车还具有连接横梁，所述固定试验料车和活动试验料车分别设置有料车挡板和挡板插槽。

所述水平方向张拉疲劳试验部件包括通过连接横梁及连接销与活动试验料车相连接的电液伺服执行机，所述电液伺服执行机由伺服液压油站提供动力源。