专利名称：路面结构剪切试验夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于路面结构抗剪性能试验的夹持装置，可以用于横纵向独立加载的剪切试验设备。
背景技术：
横纵向独立加载的试验设备，如GF多功能道路层间力测试仪，可以进行浙青混合料路面的多种力学性能试验，其中剪切试验主要用来评价柔性路面、复合式路面、桥面铺装结构的层间抗剪性能，以及浙青混合料层内抗剪性能，针对不同的道路结构特性，可通过调整其加载大小、加载速率与加载步骤来实现。利用GF多功能道路层间力测试仪进行剪切试验时，其夹具分为上下两部分，上方夹具顶部与试验仪竖向加载装置(传力杆件)进行连接，用以固定试件上端；下方夹具与试验仪的水平可移动平台连接，用以固定试件下端。试验时将圆柱体试件的上下端分别用夹具固定，在施加一定竖向载荷的条件下，给试验仪的水平可移动平台施加水平荷载，试件沿上下夹具间的缝隙发生剪切破坏。现有剪切试验夹具构造如下其上方夹具由两个半圆形套筒与顶板组成，其中一个半圆形套筒固定在顶板上，另一半圆形套筒可拆卸，两半圆形套筒侧边均有耳形部件，部件上均设有螺孔，通过螺栓可以将两个套筒连接并锁定，从而将圆柱体试件箍紧；下方夹具的结构与上方夹具基本相同。试验过程中，发现现有剪切试验夹具存在以下问题(1)上方夹具与传力杆件采用栓接形式，利用螺栓通过顶板上的套孔与竖向传力杆端的螺孔固定。试验过程中水平方向上的剪切力可能达到20 30KN，过大的剪切力会在栓接部位形成剪应力集中，导致螺栓发生弯曲变形甚至断裂，存在安全隐患。其次顶板上的套孔也会在长期试验过程中发生疲劳变形，导致夹具发生偏斜，影响试件固定与加载方向。(2)上、下方夹具的套筒高度均为6cm，剪切试验中为减小数据波动，须保证进行平行试验时，上下套筒间空隙宽度一致。由于道路结构的多样性，对于室内成型或现场钻芯得到的试件，其上下部高度难以严格满足要求，需要对试件进行加工处理；另外，采用放置垫片的方式可以降低套筒有效高度，但无法增加套筒的有效高度。(3)由于试件的成型方法不同，即使同规格试件，其直径尺寸也可能存在差异，采用两个半圆型套筒进行夹持，会导致套筒与试件之间接触不紧密，使得受力不均。(4)在对试件进行固定时，首先固定试件下端，再控制竖向传力部件下降，下降至合适高度后，将试件上部进行固定，操作过程中由于夹具与试件的调整空间极小，需要一定的熟练程度，从而增加了人为影响因素。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种可以与试件更加紧密接触、使试件受力均勻， 且可以方便地调整夹持试件高度位置的路面结构剪切试验夹具。解决上述问题的技术方案是所提供的路面结构剪切试验夹具包括与试验设备竖向传力杆件连接的上方夹具和固定在试验设备水平移动部件上的下方夹具两部分，本发明的特殊之处在于所述的上方夹具包括一个外部竖筒和至少4个位于外部竖筒内的圆弧形夹板，圆弧形夹板的内径与试件外径一致，其中上方夹具的外部竖筒设有多列高度相同的螺孔，上方夹具的每个圆弧形夹板外侧设有多列盲孔，各列盲孔的高度不相同，压紧螺栓穿过外部竖筒上的螺孔插入圆弧形夹板外侧的盲孔内；下方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构与上方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构相同。夹持试件时，上、下方夹具的圆弧形夹板合围在试件外面，通过穿越外部竖筒的压紧螺栓推压圆弧形夹板即可将试件固紧在夹具内。当压紧螺栓对应不同盲孔时，圆弧形夹板的高度随之改变，通过该方式来调整夹持试件的竖向位置；而采用多个分离的圆弧形夹板来夹持试件，可以使夹板与试件更紧密的结合，使试件受力均勻。通常情况下，上、下方夹具外部竖筒上的螺孔列数与上、下方夹具圆弧形夹板的个数相等，即外部竖筒上的每一列螺孔对应一个圆弧形夹板。为了更加稳固地夹紧试件，上、下方夹具外部竖筒的每列螺孔至少是2个。上述圆弧形夹板的盲孔的优选设置是这样的每个圆弧形夹板外侧设有3 4列盲孔，每列盲孔是2个，相邻两列盲孔的水平高度差为3 6mm。本发明进一步的改进在于上方夹具外部竖筒顶部中央设有一个可旋入测试设备传力杆件的螺孔。GF多功能道路层间力测试仪的传力部件是活塞杆，即测试仪的活塞杆直接旋入上方夹具外部竖筒的螺孔中。从制造和和使用方便的角度考虑，本发明的优选方案是上方夹具的圆弧形夹板为四个，下方夹具的圆弧形夹板为四个。与现有技术相比，本发明采用分离式圆弧形夹板来夹持试件，可通过调整压紧螺栓来改变内部空间大小，以适应直径略有差异的圆柱体试件，增大了试件与夹具间的接触面积，使得试件受力更加均勻。本发明在圆弧形夹板上设置了高度不同的多列盲孔，所以可以针对不同高度的试件方便地调节夹持位置，保证剪切面位于上下夹具中央5mm的空隙内。另外，本发明的上方夹具与传力部件之间采用螺纹直接连接在一起，大大提高了夹具与传力部件间的连接强度，防止夹具在过大的剪切荷载下发生变形。对于直径IOlmm与152mm 两种不同规格的试件，只需更换圆弧形夹板即可，缩短了试验的辅助时间。
图1是本发明剪切试验夹具拆分状态的立体图。图2是本发明上方夹具的局部剖视图。图3是图1所示的圆弧形夹板上的盲孔分布图。
具体实施例方式图1至图3给出了本发明一个实施例的结构。参见图1和图2，剪切试验夹具由上方夹具1和下方夹具2两部分组成。上方夹具 1由外部竖筒11和四个圆弧形夹板12组成，外部竖筒11的顶部中央有一个带螺孔的套筒 15，该套筒15直接与测试仪竖向加载的液压缸活塞杆3连接。外部竖筒11的外周设有四列螺孔13，它们沿周向均布，每列有上下2个螺孔。四个圆弧形夹板12置于外部竖筒内，其内径与试件4的外径一致，每个圆弧形夹板12的外周设有3列盲孔14，每列有上下2个盲孔，上下2个盲孔14与外部竖筒的上下2个盲孔对应，即圆弧形夹板每列的上下2个盲孔的间距与外部竖筒的上下2个盲孔的间距相等。圆弧形夹板12上的3列盲孔的高度不同， 相邻两列盲孔的水平高度相差5mm。圆弧形夹板12上的盲孔分布如图3所示。夹持试件时四个圆弧形夹板12从四个方向合围在试件4的外面，压紧螺栓16旋入外部竖筒的螺孔13，其端头插入圆弧形夹板12上的盲孔14中，旋紧螺栓后即可将试件夹紧。下方夹具2的结构与上方夹具1基本相同，也是由外部竖筒21和四个圆弧形夹板 22组成，外部竖筒21上的螺孔23和圆弧形夹板22上的盲孔M设置与上方夹具1相同。 下方夹具2的外部竖筒21固定在一个底板5上，底板5通过螺栓固定在测试仪的水平移动小车6上。试验时，先将试件下部固定在下方夹具中，然后完全松开上部夹具的螺栓，使圆弧形夹板外移，控制加载装置使得上方夹具的外部套筒下降，并将试件完全包围在内；夹具顶部与试件接触时停止下降，通过外部竖筒四周的螺栓从对称方向将试件固定；继续加载到额定荷载值后，保持荷载恒定；控制水平加载装置对水平移动小车施以水平推力，直至试件发生剪切破坏。
权利要求
1.一种路面结构剪切试验夹具，包括与试验设备竖向传力杆件连接的上方夹具和固定在试验设备水平移动部件上的下方夹具两部分，其特征在于所述的上方夹具包括一个外部竖筒和至少4个位于外部竖筒内的圆弧形夹板，圆弧形夹板的内径与试件外径一致，其中上方夹具的外部竖筒设有多列高度相同的螺孔，上方夹具的每个圆弧形夹板外侧设有多列盲孔，各列盲孔的高度不相同，压紧螺栓穿过外部竖筒上的螺孔插入圆弧形夹板外侧的盲孔内；下方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构与上方夹具的外部竖筒及圆弧形夹板的结构相同。
2.根据权利要求1所述的剪切试验夹具，其特征是上方夹具外部竖筒上的螺孔列数与上方夹具圆弧形夹板的个数相等。
3.根据权利要求2所述的剪切试验夹具，其特征是上方夹具外部竖筒的每列螺孔至少是2个。
4.根据权利要求2或3所述的剪切试验夹具，其特征是每个圆弧形夹板外侧设有3 4列盲孔，每列盲孔是2个，相邻两列盲孔的水平高度差为3 6mm。
5.根据权利要求1、2或3所述的剪切试验夹具，其特征是上方夹具外部竖筒顶部中央设有一个可旋入测试设备传力杆件的螺孔。
6.根据权利要求4所述的剪切试验夹具，其特征是上方夹具的圆弧形夹板为四个，上方夹具外部竖筒顶部中央设有一个可旋入测试设备传力杆件的螺孔。
全文摘要
本发明是一种可与试件更加紧密接触、使试件受力均匀，且可方便地调整夹持试件高度位置的路面结构剪切试验夹具，可以用于横纵向独立加载的剪切试验设备。它包括与试验设备竖向传力杆件连接的上方夹具和固定在试验设备水平移动部件上的下方夹具，上方夹具包括一个外部竖筒和至少4个位于外部竖筒内的圆弧形夹板，圆弧形夹板的内径与试件外径一致，其中上方夹具的外部竖筒设有多列高度相同的螺孔，上方夹具的每个圆弧形夹板外侧设有多列盲孔，各列盲孔的高度不相同，压紧螺栓穿过外部竖筒上的螺孔插入圆弧形夹板外侧的盲孔内；下方夹具的结构与上方夹具的结构相同。
文档编号G01N3/04GK102426136SQ201110276949
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者侯曙光, 尚波, 林楠, 郭锋 申请人:西安公路养护技术工程研究中心有限公司