切应变，通过直接测 定的线应变根据公式（2)计算对应位置下相应荷载的剪应力，继而推导出界面层的剪应力 和剪切应变关系； 阳046] y= (Ae?dx) / (dy)公式（1)
[0047]式中：dx为应变片形屯、对横坐标的微分，dy为渐青混合料铺装层底部应变片与钢 桥面板顶部应变片之间距离对纵坐标的微分，丫为界面层产生的平均切应变，Ae为界面 层的线应变差；
[0049] 式中：q为叠层梁加载的均布荷载；h2为界面层材料厚度；I为叠层梁惯性矩；a为 叠层梁中性轴距离剪切界面的距离，Txy为界面层剪应力，0X为叠层梁的正应力分布。
[0050] 如图1所示的一种钢桥面与铺装层界面剪切试验装置结构示意图，本发明还提供 一种钢桥面与铺装层界面剪切试验装置，包括材料试验机1，和材料试验机1连接的控制台 11 ;环境箱3设置在材料试验机1内侧；环境箱3内侧上部设置加载杆10、加载杆10上端 贯穿材料试验机1顶部，加载杆10下端连接=分点加载模具9,=分点加载模具9的正下方 为支撑平台2,工作状态下试件放置在=分点加载模具9和支撑平台2之间。
[0051] 如图2所示为试件结构示意图，试件从下到上分为钢板层4、粘结层6、铺装层7,脱 空层5设置在粘结层6中间=分之一的空间，应变片8贴在涂有环氧树脂材料的试件侧面。
[0052] 试验过程中将试件设置在支撑平台上，加载杆根据待测试的试件的长度调整=分 点加载模具距离，使=分点加载模具平分待测试试件的长度，通过荷载测试系统和应变测 试系统由控制台控制，完成相应的测试。
[0053] 试验属于足尺试验，即和实际铺装结构，材料完全相同，荷载条件也完全仿真，与 现有的斜剪，恒压直剪相比具有先进性。 阳054]实施例
[0055] 一种钢桥面与铺装层界面剪切试验的方法，包括W下步骤：
[0056] 1.试件的制备：成型钢板，在机床上将16mm厚的钢板加工成300mmX50mm的矩形 钢板。钢板表面处理，用喷砂机将钢板打磨到符合要求的粗糖程度，在边角喷砂机处理不 到的部分，用手砂轮进行人工打磨。铺设粘结层，钢板打磨好后擦拭干净，刮环氧防水粘结 层材料。试件的粘结层分两次铺设，在第二次刮防水粘结材料同时，撒铺单粒径碎石。试件 中间=分之一距离不铺设粘结层，形成脱空层即纯弯段。等待粘结层固结后，进行下一步试 验。渐青混合料铺筑，分别铺筑SM-13、AC-10、环氧渐青混合料、诱筑式渐青混合料。采用 轮娠成型法成型板式试件。静置待其冷却脱模后进行下一步试验。成型复合小梁试件，将脱 模后的板式试件沿底层钢板轮廓切割成小梁试件，试件尺寸大小为：300mmX50mmX78mm。 贴应变片，为封住切割面的孔隙和凹槽，贴应变片前应在小梁侧面刷上一层环氧树脂或其 他同性质材料，应变片应与叠层梁侧面黏结紧密，不含气泡。
[0057] 2.保溫：将已制作好的试件、=分点加载模具、支撑平台置于环境箱中，升溫至 15°C，保溫5个小时。
[0058] 3.剪切强度试验：将=分点加载模具间距调整到距试件两端=分之一处位置，通 过启动升降杆，使立分点加载模具W5mm/min向下运动。
[0059] 4.试验结果处理：
[0060] 将测得的对应荷载下的线应变，通过公式（1)转化为界面层的平均剪切应变，通 过直接测定的线应变根据公式（2)计算对应位置下相应荷载的剪应变。继而推导出界面层 的剪应力和剪切应变关系。通过数学软件matlab分析剪切应力与切应变关系，拟合相似系 数达到95%的函数表达式，试验结果见表1 :
[0061] y= (Ae?dx) / (dy)公式（1)
[0062] 式中：dx为应变片形屯、对横坐标的微分，dy为渐青混合料铺装层底部应变片与钢 桥面板顶部应变片之间距离对纵坐标的微分，丫为界面层产生的平均切应变，Ae为界面 层的线应变差；
[0064] 式中：q为叠层梁加载的均布荷载；h2为界面层材料厚度；I为叠层梁惯性矩；a为 叠层梁中性轴距离剪切界面的距离，Txy为界面层剪应力，0X为叠层梁的正应力分布。W65] 表1试验结果
[0067] W上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应W所述权利要求的保护范围为 准。
【主权项】
1. 一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方法，其特征在于，包括 步骤一，制作试件： 1) 成型钢板：在机床上将钢板加工成叠层梁试件所需尺寸大小； 2) 表面处理：根据对钢板要求的粗糙程度，使用喷砂机抛光钢板，对于钢板边角抛光 不到的部分，用手砂轮进行人工打磨； 3) 铺设粘结层：试件的粘结层根据不同的沥青混合料采用不同的施工方式，试件中间 三分之一距离处不铺设粘结层，形成脱空层即纯弯段； 4) 沥青混合料铺筑：粘结层完成后，等待其固化完成即可铺筑沥青混合料，形成铺装 层； 5) 成型复合小梁试件：采用轮碾成型法成型板式试件，静置待其冷却后，脱模然后沿 底层钢板轮廓切割成叠层梁试件； 6) 贴应变片：贴应变片前，为封住切割面的空隙和凹槽需在叠层梁试件侧面刷上一层 环氧树脂或其他同性质材料，应变片应与叠层梁侧面黏结紧密，不含气泡； 步骤二，保温：将已制作好的试件、三分点加载模具、支撑平台置于环境箱中，保温时间 4小时以上，具体的试验温度根据试验要求设定，温度范围为-10°C~70°C; 步骤三，剪切试验：先将三分点加载模具间距调整到距试件两端三分之一处位置，通 过启动加载杆，使三分点加载模具向下运动，三分点加载模具下降的速度为：1. 5~10mm/ min，通过试件上应变片测得的线应变，根据实际加载值求出剪应力，继而推导出界面层的 剪应力和剪切应变关系，测量界面抗剪性能。2. 根据权利要求1所述的一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方法，其特征在于所述步 骤一的沥青混合料铺筑中，沥青混合料采用SMA、AC、环氧沥青混合料、饶筑式沥青混合料。3. 根据权利要求2所述的一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方法，其特征在于所述步 骤二的保温温度根据试验条件设置，温度范围为-l〇°C~70°C。4. 根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方 法，其特征在于所述步骤三的剪切试验，通过将实际加载值换算出对应的荷载，将测得的对 应荷载下的线应变，然后再通过公式（1)转化为界面层的平均剪切应变，通过直接测定的 线应变根据公式（2)计算对应位置下相应荷载的剪应力，继而测量出界面抗剪性能； y= (Ae?dx) / (dy)公式（1) 式中：dx为应变片形心对横坐标的微分，dy为沥青混合料铺装层底部应变片与钢桥面 板顶部应变片之间距离对纵坐标的微分，Y为界面层产生的平均切应变，Ae为界面层的 线应变差；式中：q为叠层梁加载的均布荷载；h2为界面层材料厚度；I为叠层梁惯性矩；a为叠层 梁中性轴距离剪切界面的距离，Txy为界面层剪应力，〇x为叠层梁的正应力分布。5. -种应用于权利要求1至3中任一项权利要求所述的一种钢桥面与铺装层界面剪切 试验方法的装置，其特征在于，包括材料试验机（1)，和材料试验机（1)连接的控制台（11); 环境箱（3)设置在材料试验机（1)内侧；环境箱（3)内侧上部设置加载杆（10)，加载杆（10) 上端贯穿材料试验机（1)顶部，加载杆（10)下端连接三分点加载模具（9)，三分点加载模具 (9)的正下方为支撑平台（2)，工作状态下试件放置在三分点加载模具（9)和支撑平台（2)之间；试件从下到上分为钢板层（4)、粘结层（6)、铺装层（7)、脱空层（5)设置在粘结层（6) 中间占高度三分之一的空间，应变片（8)贴在涂有环氧树脂材料的试件侧面。
【专利摘要】本发明公开了一种钢桥面与铺装层界面剪切试验方法及装置，涉及公路钢结构桥梁桥面铺装技术领域。技术方案要点为：试验方法包括制作试件、试件保温、剪切试验，通过试件上应变片测得的线应变，推导出界面层的剪应力和剪切应变关系。本发明还公开了实现上述试验方法的装置，包括材料试验机和控制台，环境箱设置在材料试验机内侧；环境箱内侧设置加载杆、三分点加载模具，支撑平台，工作状态下试件放置在三分点加载模具和支撑平台之间。本发明能够兼容多种试验条件，并且该钢桥面与铺装层界面剪切试验装置结构简单，试验方法易操作，能准确测得不同剪切应力情况下的切应变，为研究界面非线性粘结滑移状态的剪切特性提供依据。
【IPC分类】G01N19/04
【公开号】CN105115893
【申请号】CN201510609036
【发明人】赵锋军, 鲁国烽, 陈修和, 张玉斌
【申请人】长沙理工大学, 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月23日