CN113567072B - 一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及试验方法 - Google Patents

一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及实验方法。实验装置包括环境箱、桥梁伸缩缝模型、荷载驱动装置；桥梁伸缩缝模型包括固定滑轮底座、支承试块以及第三试块，荷载驱动装置包括用于模拟桥梁伸缩缝横向影响的横向荷载驱动装置，支承试块包括第一试块、第二试块；横向荷载驱动装置包括第一、第二横向荷载驱动装置；第一试块包括第一试块分体a、第一试块分体b；第二试块包括第二试块分体a、第二试块分体b；第一试块分体a可移动地置于第二试块分体a的上方，而第一试块分体b可移动地设置于第二试块分体b的上方。因此，本发明在测试时可以更为真实的反应桥梁伸缩缝裂缝形成和扩展过程。

Description

一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及试验方法
技术领域
本发明属于桥梁伸缩缝裂缝研究领域，具体涉及一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及试验方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，桥梁建设工程不断增多。桥梁伸缩缝作为桥梁中的重要组成部分，我国的伸缩缝目前有六大类：填塞对接式伸缩缝嵌固对接式伸缩缝、板式橡胶伸缩缝、钢制支承式伸缩缝、模数支承式伸缩缝以及无缝式伸缩缝。在环境温度应力和车辆荷载的反复作用下都较容易开裂，再在湿度等一定因素作用下，裂缝影响桥梁使用寿命，严重可以造成安全事故。亟需对桥梁伸缩缝裂缝进行相关研究，及时避免重大伤害。
目前国内外学者在进行裂缝扩展模拟实验上主要靠模拟结构层的拉伸、弯曲、剪切疲劳开裂，并不能模拟桥梁伸缩缝的真实使用环境。如中国专利CN104034611A所公开的一种桥梁无缝伸缩缝材料疲劳开裂模拟测试方法及其测试设备，其在测试时，仅考虑到桥梁无缝伸缩缝材料形成试件在竖向受到滚压而造成破坏。但是，在实际使用中，桥梁无缝伸缩缝还会受到路基等所产生的横向影响。因此，需要一种操作简单且能真实的反应桥梁伸缩缝裂缝形成和扩展过程的工具。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置及试验方法。其改变现有桥梁伸缩缝模型的结构，使得用于模拟桥梁伸缩缝的第三试块能够在横向施加横向荷载，从而在测试时，可以更为真实的反应桥梁伸缩缝裂缝形成和扩展过程。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，包括环境箱(1)以及布置在环境箱(1)内的桥梁伸缩缝模型、荷载驱动装置、裂缝检测装置、环境模拟装置；所述的桥梁伸缩缝模型包括固定滑轮底座(16)、用于模拟桥梁伸缩缝结构的支承试块以及用于模拟桥梁伸缩缝的第三试块(14)，所述的荷载驱动装置包括用于模拟桥梁伸缩缝横向影响的横向荷载驱动装置，支承试块包括用于模拟道路沥青面层的第一试块(12)、用于模拟桥梁伸缩缝连接结构的第二试块(13)；其中：
所述的固定滑轮底座(16)，设置在环境箱(1)的底部；
所述的横向荷载驱动装置包括两个，对应为第一、第二横向荷载驱动装置；
所述的第一试块(12)包括两个分体，对应为第一试块分体a、第一试块分体b；
所述的第二试块(13)包括两个分体，对应为第二试块分体a、第二试块分体b；
所述第一试块和第二试块上均预设有若干初始裂缝a；所述第三试块(14)沿着长度方向等距分布有若干条竖直设置的初始裂缝b，各初始裂缝b均沿着第三试块(14)的厚度方向设置；
第一试块分体a的长度小于第二试块分体a的长度、第一试块分体b的长度小于第二试块分体b的长度，且长度差值均为L1；
第二试块(13)设置在固定滑轮底座(16)的上方，第三试块(14)设置在第二试块(13)的上方，同时第三试块(14)下表面的一端与第二试块分体a粘接固定，第三试块(14)下表面的另一端与第二试块分体b粘接固定，且第二试块分体a、第二试块分体b相对于第三试块(14)的中心线对称设置；
第一试块分体a、第一试块分体b对称地设置在第三试块(14)的两侧；其中：第一试块分体a可移动地置于第二试块分体a的上方，且第一试块分体a的内侧端面与第三试块(14)之间存在裂缝a或者与第三试块(14)相邻的端面顶紧，第一试块分体a的外侧端面与第一横向荷载驱动装置的荷载施予端连接，而第一试块分体b可移动地设置于第二试块分体b的上方，且第一试块分体b的内侧端面与第三试块(14)之间存在裂缝b或者与第三试块(14)相邻的端面顶紧，第一试块分体b的外侧端面与第二横向荷载驱动装置的荷载施予端连接；裂缝a、裂缝b内塞有土或水。
优选地，第一横向荷载驱动装置、第二横向荷载驱动装置均为千斤顶(27)。
优选地，所述的荷载驱动装置还包括用于模拟桥梁伸缩缝竖向影响的竖向荷载驱动装置；竖向荷载驱动装置包括橡胶试验轮(6)和驱动模块；橡胶试验轮(6)与驱动模块相连；在驱动模块的动力作动下，橡胶试验轮(6)能够在第三试块(14)的上表面按照预设路径滚动。
优选地，所述的驱动模块包括第一电机(10)、第二电机(15)、横向伸缩杆(11)以及竖向连接杆(7)；
第一电机(10)的机座固定在环境箱(1)内，第一电机(10)的动力作动端与第二电机(15)的机座相连，而第二电机(15)的动力作动端则通过竖向连接杆(7)与橡胶试验轮(6)的轮轴相连；
在第一电机(10)的动力作动下，橡胶试验轮(6)能够在水平方向移动；在第二电机(15)的动力作动下，橡胶试验轮(6)能够在竖直方向移动；
在第一电机(10)、第二电机(15)的协同的动力作动下，橡胶试验轮(6)能够与第三试块(14)的上表面贴紧并按照预设路径在第三试块(14)的上表面滚动。
优选地，所述的固定滑轮底座(16)上方可移动地设置有两块挡板(8)；两块挡板的外侧对应地与所述的第一横向荷载驱动装置、第二横向荷载驱动装置的动力输出端连接；两块挡板(8)分别与第一试块(12)、第二试块(13)对应顶紧，并在顶紧位置处涂有凡士林；两块挡板(8)的下方放置测量尺(9)。
优选地，所述初始裂缝b的周边布置有压力传感器(17)和温度传感器(29)。
优选地，所述的裂缝检测装置包括红外线测距仪(4)、裂缝宽度扫描仪(5)以及红热成像仪(25)；其中：
红外线测距仪(4)能够确定试验过程中第三试块上各裂缝产生位置；裂缝宽度扫描仪(5)能够确定试验过程中第三试块上所有裂缝的宽度变化；红热成像仪(25)能够确定试验过程中第三试块内部温度变化的；
裂缝宽度扫描仪(5)、红外线测距仪(4)以及红热成像仪(25)均设置于环境箱内，且第三试块均能够处于裂缝宽度扫描仪(5)、红外线测距仪(4)以及红热成像仪(25)的检测区域内。
优选地，所述的环境模拟装置布置在桥梁伸缩缝模型上方的环境箱内部区域，包括用于模拟温度变化对桥梁伸缩缝带来影响的加热装置、用于模拟自然风对桥梁伸缩缝带来影响的直风机以及用于模拟降雨对桥梁伸缩缝带来影响的喷头，其中：
所述喷头设置于环境箱顶板的中部位置处，且所述喷头的中心线能够与第三试块的中心线重合；
所述加热装置设置于环境箱内并靠近环境箱顶板设置；且加热装置的附近设置有用于记录温度数据的温度计(3)；
所述环境箱内设置有横向连接杆(28)；所述横向连接杆(28)位于加热装置的下方，且横向连接杆(28)的两端分别与环境箱处于横向的两侧端面内壁连接固定；
第二电机(15)的机座上安装有横向移动板，横向移动板与横向连接杆(28)可移动连接，且横向移动板的下表面安装有裂缝宽度扫描仪(5)、红外线测距仪(4)；红热成像仪(25)安装在横向连接杆(28)；
所述直风机设置于环境箱的其中一个侧面并位于横向连接杆(28)下方，且直风机的出风口朝向环境箱的内部设置，直风机(23)对面安装实时记录风速数据的风速计(24)。
优选地，环境箱(1)的底部设置有废水收集箱(21)，固定滑轮底座(16)置于废水收集箱(21)上方；环境箱(1)的外侧设置有废水收集槽(22)，废水收集槽(22)与废水收集箱(21)连通。
本发明的另一个技术目的是提供一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验方法，基于上述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置而实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照所需的桥梁无缝伸缩缝及其旁边的结构物的尺寸制作模具；
步骤2、按照实际配比浇筑第三试块(14)；
步骤3、将涂有凡士林的细铁丝贯入，形成不同宽度大小的初始裂缝，初始裂缝在第三试块(14)的位置设置于第三试块(14)与第一试块(12)和/或第二试块(13)的界面连接处，或设置于第三试块(14)的表面或内部；将内部压力传感器(17)和温度传感器(29)埋入；
步骤4、第三试块(14)成型后，再将第一试块和第二试块按照实际配比浇筑成型，然后将第一试块、第二试块以及第三试块(14)装配成桥梁伸缩缝模型，接着，打开环境箱(1)，而后将装配好的桥梁伸缩缝模型置于环境箱(1)中，并采用环境箱(1)中的两个挡板夹持住所述桥梁伸缩缝模型的左右两端，第一试块(12)和第二试块(13)与挡板(8)连接的地方均涂有凡士林；
步骤5、将橡胶试验轮(6)放置于第三试块表面，控制第一电机(10)、第二电机(15)，使得橡胶试验轮(6)按照预设的胎压、行驶速度以及行程在第三试块上滚动；
步骤6、启动加热装置(2)，使环境箱(1)内通过温度计显示的温度与预设温度一致；
步骤7、通过位移传感器(18)和测量尺(9)观测桥梁伸缩缝变化，在此过程中，通过千斤顶(27)对第三试块施加横向荷载；
步骤8、打开水阀(20)，观测水流，模拟降雨对桥梁伸缩缝裂缝的影响；
步骤9、打开直风机(23)，观测风速仪(24)，观测风速对桥梁伸缩缝裂缝扩展的影响；
步骤10、观测温度传感器(29)，压力传感器(17)，红热成像仪(25)，位移传感器(18)数据，实时记录温度、力学、位移数据，裂缝宽度扫描仪(5)记录裂缝变化，红外测距仪(4)确定裂缝位置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明将所述的第一试块、第二试块均分体设置(第一试块分成第一试块分体a、第一试块分体b两个部分，第二试块分成第二试块分体a、第二试块分体b两个部分)，且第一试块分体a能够相对于第二试块分体a移动，第一试块分体b能够相对于第二试块分体b移动，使得测试时，采用第一、第二横向荷载驱动装置(两个千斤顶)的作动端输出的横向荷载，传递至第三试块(桥梁伸缩缝)的两个侧面(分别通过第二试块分体a、第二试块分体b进行传递)成为现实。由此可知，本发明所述的测试装置，不仅能够施加竖向荷载，还能够施加横向荷载，可以更为真实的反应桥梁伸缩缝裂缝形成和扩展过程。
2、通过环境模拟单元，尽可能真实还原了自然界产生的影响，使裂缝扩展数据更为真实。
3、模型长宽比例为1/4,高度为实际比例，节约成本的同时，也减少了结构边界温度效益。
4、通过多种组合也可以模拟多种情况下桥梁伸缩缝的裂缝状况，而不是单一情况下进行扩展模拟。
附图说明
图1为本发明中用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置结构示意图；
图2为本发明中用于桥梁伸缩缝模型结构破坏示意图(1)；
图3为本发明中用于桥梁伸缩缝模型结构破坏示意图(2)；
图4为本发明中荷载轮示意图；
图5为本发明用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验方法的流程示意图。
附图标记列表：
1-环境箱，2-加热装置，3-温度计，4-红外线测距仪，5-裂缝宽度扫描，6-橡胶试验轮，7-竖向连接杆，8-挡板，9-测量尺，10-第一电机，11-横 向伸缩杆，12-第一试块，13-第二试块，14-第三试块，15-第二电机，16-固定滑轨底座，17-压力传感器，18-位移传感器，19-喷头，20-阀门，21-废水集中箱，22-废水收集槽，23-直风机，24-风速仪，25-红热成像仪，26-显示屏，27-千斤顶，28-横向连接杆，29、温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，用于在不同工况下的桥梁伸缩缝裂缝病害进行模拟。具体包括外面的环境箱1，桥梁伸缩缝模型、荷载驱动装置、裂缝检测装置、环境模拟装置。
桥梁伸缩缝模型，由第一试块12、第二试块13、第三试块14和固定滑轮底座16组成；其中第一试块12用于模拟道路沥青面层；第二试块13用于模拟各种类型桥梁伸缩缝连接结构；第三试块14用于模拟各种类型桥梁伸缩缝；各表面均应平整。
第一试块12的上表面和所述第二试块13顶面重合放置，第三试块14的侧面也是和第一试块12和第二试块13侧面紧挨放置，并且第三试块14下表面与第二试块13上表面部分重合；所述第三试块14上用涂有凡士林的细铁丝贯入，形成模拟裂缝的细槽，并与在第一试块12和第二试块13交界处部分形成裂缝，可塞有土或水；并在细槽周边布置压力传感器17和温度传感器29，按照一定的距离有规律放置；第一试块12、第二试块13、第三试块14上下表面均应平整；所述的固定滑轮底座16上方有两块挡板8，挡板外侧有千斤顶27，挡板8与第一试块12、第二试块13之间涂有凡士林；下方放置测量尺9，记录挡板8位移。
具体地，所述的荷载驱动装置包括用于模拟桥梁伸缩缝横向影响的横向荷载驱动装置以及用于模拟桥梁伸缩缝竖向影响的竖向荷载驱动装置。
所述的固定滑轮底座16，设置在环境箱1的底部；
所述的横向荷载驱动装置包括两个，对应为第一、第二横向荷载驱动装置；
所述的第一试块12包括两个分体，对应为第一试块分体a、第一试块分体b；
所述的第二试块13包括两个分体，对应为第二试块分体a、第二试块分体b；
所述第一试块和第二试块上均预设有若干初始裂缝a；所述第三试块14沿着长度方向等距分布有若干条竖直设置的初始裂缝b，各初始裂缝b均沿着第三试块14的厚度方向设置；
第一试块分体a的长度小于第二试块分体a的长度、第一试块分体b的长度小于第二试块分体b的长度，且长度差值均为L1；
第二试块13设置在固定滑轮底座16的上方，第三试块14设置在第二试块13的上方，同时第三试块14下表面的一端与第二试块分体a粘接固定，第三试块14下表面的另一端与第二试块分体b粘接固定，且第二试块分体a、第二试块分体b相对于第三试块14的中心线对称设置；
第一试块分体a、第一试块分体b对称地设置在第三试块14的两侧；其中：第一试块分体a可移动地置于第二试块分体a的上方，且第一试块分体a的内侧端面与第三试块14之间存在裂缝a或者与第三试块14相邻的端面顶紧，第一试块分体a的外侧端面与第一横向荷载驱动装置的荷载施予端连接，而第一试块分体b可移动地设置于第二试块分体b的上方，且第一试块分体b的内侧端面与第三试块14之间存在裂缝b或者与第三试块14相邻的端面顶紧，第一试块分体b的外侧端面与第二横向荷载驱动装置的荷载施予端连接；裂缝a、裂缝b内塞有土或水。
如图4所示，竖向荷载驱动装置，由橡胶试验轮6和驱动模块组成，橡胶试验轮6与驱动模块相连。其中驱动模块是由第一电机10控制驱动横向伸缩杆11，第二电机在水平方向控制着竖向连接杆7在横向连接杆28上移动。横向连接杆28的两端分别与环境箱处于横向的两侧端面内壁连接固定。
具体地，所述的驱动模块包括第一电机10、第二电机15、横向伸缩杆11以及竖向连接杆7；第一电机10的机座固定在环境箱1内，第一电机10的动力作动端与第二电机15的机座相连，而第二电机15的动力作动端则通过竖向连接杆7与橡胶试验轮6的轮轴相连；在第一电机10的动力作动下，橡胶试验轮6能够在水平方向移动；在第二电机15的动力作动下，橡胶试验轮6能够在竖直方向移动；在第一电机10、第二电机15的协同的动力作动下，橡胶试验轮6能够与第三试块14的上表面贴紧并按照预设路径在第三试块14的上表面滚动。
优选地，所述的固定滑轮底座16上方可移动地设置有两块挡板8；两块挡板的外侧对应地与所述的第一横向荷载驱动装置、第二横向荷载驱动装置的动力输出端连接；两块挡板8分别与第一试块12、第二试块13对应顶紧，并在顶紧位置处涂有凡士林；两块挡板8的下方放置测量尺9。
裂缝检测装置由裂缝宽度扫描仪5、红外线测距仪4和红热成像仪25组成；裂缝宽度扫描仪5确定第三试块上各裂缝宽度情况，红外测距仪4通过定位测距，确定各裂缝在第三试块中裂缝产生的位置。红热成像仪25观测第三试块内部温度变化。
用于环境模拟装置包括加热装置2、直风机23、喷头19。加热装置2控制环境箱温度，并可以模拟温度变化产生的影响；直风机23模拟风，并产生风带来的影响；喷头19可模拟降雨，可检验降雨对桥梁伸缩缝带来的影响；加热装置2由铝合金制成，旁边安装温度计3实时记录温度数据。直风机23对面安装风速计24实时记录风速数据。喷头19上方装有水阀20，控制水的流量；废水收集箱位于固定滑轮底座16底部，剩下的水通过流动集中到废水收集槽22，废水收集箱21位于废水收集槽22斜下方；废水收集槽的出口与废水收集箱的入口相连。
第二电机15的机座上安装有横向移动板，横向移动板与横向连接杆28可移动连接，且横向移动板的下表面安装有裂缝宽度扫描仪5、红外线测距仪4；红热成像仪25安装在横向连接杆28；
所述直风机设置于环境箱的其中一个侧面并位于横向连接杆28下方，且直风机的出风口朝向环境箱的内部设置，直风机23对面安装实时记录风速数据的风速计24。
实施例一
探究在温度作用下沿水平方向形成温度张开型I裂缝的扩展过程，桥梁伸缩缝破坏形式如图2所示。
具体操作过程为：
按照桥梁无缝伸缩缝及其旁边的结构物尺寸制作模具。本实施例中比例为长宽尺寸均为实际结构的1/4,高度尺寸为实际结构的高度。先按照实验实际比例浇筑第三试块14：
在浇筑的同时，将涂有凡士林的细铁丝贯入，等间距形成十条不同宽度大小的初始裂缝。初始裂缝的位置可在界面连接处，或第三试块表面或内部。并将压力传感器17和温度传感器29埋入。等第三试块14成型后，再将第一试块12和第二试块13按照实际配比浇筑，且第一试块12和第二试块13与挡板8连接的地方涂有凡士林。再将压力传感器17和温度传感器29埋入。打开环境箱1将第一试块12，第二试块13和第三试块14构成的桥梁伸缩缝模型放入固定滑轨底座16，并用涂有凡士林的挡板8夹持住，试块发生位移变化时，挡板8随着自由移动。先记录环境温度为t0，启动加热装置2，使环境箱1温度发生变化，温度计3记录环境温度每隔1h记录温度为t1，t2，t3，t4，t5……通过位移传感器18和测量尺9观测桥梁伸缩缝变化，如果需要研究路基等对桥梁伸缩缝的横向影响。在测量尺9和位移传感器18的监测下，可以通过千斤顶27增加横向位移，根据热膨胀量公式：
ΔL＝a×L×Δt
式中ΔL-热膨胀量，cm；
a-热膨胀系数，1E-6/℃；
L-路基路面长度，cm；
Δt-时间前后最大温差，℃；
观测温度传感器29，压力传感器17，红热成像仪25，实时记录内部温度t10，t20，t30，…力学数据位移数据F1,F2……。裂缝宽度扫描仪5记录裂缝变化，每隔一小时记录不同位置裂缝宽度分别为d1，d2，d3……。红外测距仪4确定裂缝位置，距离环境箱四侧壁距离为L1，L2，L3，L4。
实施例二
探究在荷载作用下形成水平方向下形成剪切型II裂缝的扩展过程，桥梁伸缩缝破坏形式如图3所示。
具体操作过程为：
按照桥梁无缝伸缩缝及其旁边的结构物尺寸制作模具。本实施例中比例为长宽尺寸均为实际结构的1/4,高度尺寸为实际结构的高度。先按照实验实际比例浇筑第三试块14在浇筑的同时涂有凡士林的细铁丝贯入，等间距形成十条不同宽度大小的初始裂缝。位置可在界面连接处，或试块表面或内部。并将内部压力传感器17和温度传感器29埋入。等第三试块14成型后，再将第一试块12和第二试块13按照实际配比浇筑整，且第一试块12和第二试块13与挡板8连接的地方涂有凡士林。再将压力传感器17和温度传感器29埋入。打开环境箱1将第一试块12，第二试块13和第三试块14构成的桥梁伸缩缝模型放入固定滑轨底座16，并用涂有凡士林的挡板8夹持住，试块发生位移变化时，挡板8随着自由移动根据图3，该橡胶试验轮6为万向轮，可以随着竖向连接杆7上下伸缩运动，也可以沿着横向连接杆28来回往复运动时，将橡胶试验轮6放置于试块表面，调整胎压，记录为P1，P2，P3……，来回行速度V1，V2，V3……。橡胶试验轮6作用在一个位置的时候，根据红外测距仪4记录橡胶试验轮的位置，距离伸缩缝中间位置距离为d1，d2，d3……，记录速度V1，V2，V3……控制上下往复运动频率，根据Kenlayer程序中提出的半波正弦荷载作为动态荷载的简化公式，其在区间[o，π]上表达式为：
Figure GDA0003741700670000071
Figure GDA0003741700670000072
式中q(t)-荷载集度，MPa；
qmax-荷载集度幅值；
T-周期，s；
t-时间，s；
a-当量圆直径，m；
V-车辆行驶速度，m/s。
单轮传压面当量圆直径d计算公式为：
其中：
Figure GDA0003741700670000081
式中P-轮载，N；
p-胎压，Pa。
观测力学数据位移数据F1,F2……。裂缝宽度扫描仪记录裂缝变化，裂缝宽度分别为d1，d2，d3……。红外测距仪确定裂缝位置，距离环境箱四侧壁距离为L1，L2，L3，L4。
根据图5除以上两种实施例外还可以在初始裂缝中添加水，土来研究对裂缝的进一步影响。并可以开动直风机和水阀，研究风和降雨对裂缝扩展的影响。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (10)

1.一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，包括环境箱（1）以及布置在环境箱（1）内的桥梁伸缩缝模型、荷载驱动装置、裂缝检测装置、环境模拟装置；所述的桥梁伸缩缝模型包括固定滑轮底座（16）、用于模拟桥梁伸缩缝结构的支承试块以及用于模拟桥梁伸缩缝的第三试块（14），其特征在于：所述的荷载驱动装置包括用于模拟桥梁伸缩缝横向影响的横向荷载驱动装置，支承试块包括用于模拟道路沥青面层的第一试块（12）、用于模拟桥梁伸缩缝连接结构的第二试块（13）；其中：所述的固定滑轮底座（16），设置在环境箱（1）的底部；
所述的横向荷载驱动装置包括两个，对应为第一、第二横向荷载驱动装置；
所述的第一试块（12）包括两个分体，对应为第一试块分体a、第一试块分体b；
所述的第二试块（13）包括两个分体，对应为第二试块分体a、第二试块分体b；
所述第一试块和第二试块上均预设有若干初始裂缝a；所述第三试块（14）沿着长度方向等距分布有若干条竖直设置的初始裂缝b，各初始裂缝b均沿着第三试块（14）的厚度方向设置；
第一试块分体a的长度小于第二试块分体a的长度、第一试块分体b的长度小于第二试块分体b的长度，且长度差值均为L1；
第二试块（13）设置在固定滑轮底座（16）的上方，第三试块（14）设置在第二试块（13）的上方，同时第三试块（14）下表面的一端与第二试块分体a粘接固定，第三试块（14）下表面的另一端与第二试块分体b粘接固定，且第二试块分体a、第二试块分体b相对于第三试块（14）的中心线对称设置；
第一试块分体a、第一试块分体b对称地设置在第三试块（14）的两侧；其中：第一试块分体a可移动地置于第二试块分体a的上方，且第一试块分体a的内侧端面与第三试块（14）之间存在裂缝a或者与第三试块（14）相邻的端面顶紧，而第一试块分体b可移动地设置于第二试块分体b的上方，且第一试块分体b的内侧端面与第三试块（14）之间存在裂缝b或者与第三试块（14）相邻的端面顶紧；裂缝a、裂缝b内塞有土或水；
第一横向荷载驱动装置通过挡板（8）同时对第一试块分体a的外侧端面和第二试块分体a的外侧端面施加荷载，第二横 向荷载驱动装置通过挡板（8）同时对第一试块分体b的外侧端面和第二试块分体b的外侧端面施加荷载。
2.根据权利要求1所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：第一横向荷载驱动装置、第二横向荷载驱动装置均为千斤顶（27）。
3.根据权利要求1所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述的荷载驱动装置还包括用于桥梁伸缩缝竖向影响的竖向荷载驱动装置；竖向荷载驱动装置包括橡胶试验轮（6）和驱动模块；橡胶试验轮（6）与驱动模块相连；在驱动模块的动力作动下，橡胶试验轮（6）能够在第三试块（14）的上表面按照预设路径滚动。
4.根据权利要求3所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述的驱动模块包括第一电机（10）、第二电机（15）、横向伸缩杆（11）以及竖向连接杆（7）；
第一电机（10）的机座固定在环境箱（1）内，第一电机（10）的动力作动端与第二电机（15）的机座相连，而第二电机（15）的动力作动端则通过竖向连接杆（7）与橡胶试验轮（6）的轮轴相连；
在第一电机（10）的动力作动下，橡胶试验轮（6）能够在水平方向移动；在第二电机（15）的动力作动下，橡胶试验轮（6）能够在竖直方向移动；
在第一电机（10）、第二电机（15）的协同的动力作动下，橡胶试验轮（6）能够与第三试块（14）的上表面贴紧并按照预设路径在第三试块（14）的上表面滚动。
5.根据权利要求4所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述的固定滑轮底座（16）上方可移动地设置有两块挡板（8）；两块挡板的外侧对应地与所述的第一横向荷载驱动装置、第二横向荷载驱动装置的动力输出端连接；两块挡板（8）分别与第一试块（12）、第二试块（13）对应顶紧，并在顶紧位置处涂有凡士林；两块挡板（8）的下方放置测量尺（9）。
6.根据权利要求5所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述初始裂缝b的周边布置有压力传感器（17）和温度传感器（29）。
7.根据权利要求6所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述的裂缝检测装置包括红外线测距仪（4）、裂缝宽度扫描仪（5）以及红热成像仪（25）；其中：红外线测距仪（4）能够确定试验过程中第三试块上各裂缝产生位置；裂缝宽度扫描仪（5）能够确定试验过程中第三试块上所有裂缝的宽度变化；红热成像仪（25）能够确定试验过程中第三试块内部温度变化的；
裂缝宽度扫描仪（5）、红外线测距仪（4）以及红热成像仪（25）均设置于环境箱内，且第三试块均能够处于裂缝宽度扫描仪（5）、红外线测距仪（4）以及红热成像仪（25）的检测区域内。
8.根据权利要求7所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：所述的环境模拟装置布置在桥梁伸缩缝模型上方的环境箱内部区域，包括用于模拟温度变化对桥梁伸缩缝带来影响的加热装置、用于模拟自然风对桥梁伸缩缝带来影响的直风机以及用于模拟降雨对桥梁伸缩缝带来影响的喷头，其中：所述喷头设置于环境箱顶板的中部位置处，且所述喷头的中心线能够与第三试块的中心线重合；
所述加热装置设置于环境箱内并靠近环境箱顶板设置；且加热装置的附近设置有用于记录温度数据的温度计（3）；
所述环境箱内设置有横向连接杆（28）；所述横向连接杆（28）位于加热装置的下方，且横向连接杆（28）的两端分别与环境箱处于横向的两侧端面内壁连接固定；
第二电机（15）的机座上安装有横向移动板，横向移动板与横向连接杆（28）可移动连接，且横向移动板的下表面安装有裂缝宽度扫描仪（5）、红外线测距仪（4）；红热成像仪（25）安装在横向连接杆（28）；
所述直风机设置于环境箱的其中一个侧面并位于横向连接杆（28）下方，且直风机的出风口朝向环境箱的内部设置，直风机（23）对面安装实时记录风速数据的风速计（24）。
9.根据权利要求1所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于：环境箱（1）的底部设置有废水收集箱（21），固定滑轮底座（16）置于废水收集箱（21）上方；环境箱（1）的外侧设置有废水收集槽（22），废水收集槽（22）与废水收集箱（21）连通。
10.一种用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验方法，基于权利要求1所述的用于桥梁伸缩缝裂缝扩展模拟实验装置而实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照所需的桥梁无缝伸缩缝及其旁边的结构物的尺寸制作模具；
步骤2、按照实际配比浇筑第三试块（14）；
步骤3、将涂有凡士林的细铁丝贯入，形成不同宽度大小的初始裂缝，初始裂缝在第三试块（14）的位置设置于第三试块（14）与第一试块（12）和/或第二试块（13）的界面连接处，或设置于第三试块（14）的表面或内部；将内部压力传感器（17）和温度传感器（29）埋入；
步骤4、第三试块（14）成型后，再将第一试块和第二试块按照实际配比浇筑成型，然后将第一试块、第二试块以及第三试块（14）装配成桥梁伸缩缝模型，接着，打开环境箱（1），而后将装配好的桥梁伸缩缝模型置于环境箱（1）中，并采用环境箱（1）中的两个挡板夹持住所述桥梁伸缩缝模型的左右两端，第一试块（12）和第二试块（13）与挡板（8）连接的地方均涂有凡士林；
步骤5、将橡胶试验轮（6）放置于第三试块表面，控制第一电机（10）、第二电机（15），使得橡胶试验轮（6）按照预设的胎压、行驶速度以及行程在第三试块上滚动；
步骤6、启动加热装置（2），使环境箱（1）内通过温度计显示的温度与预设温度一致；
步骤7、通过位移传感器（18）和测量尺（9）观测桥梁伸缩缝变化，在此过程中，通过千斤顶（27）对第三试块施加横向荷载；
步骤8、打开水阀（20），观测水流，模拟降雨对桥梁伸缩缝裂缝的影响；
步骤9、打开直风机（23），观测风速仪（24），观测风速对桥梁伸缩缝裂缝扩展的影响；
步骤10、观测温度传感器（29），压力传感器（17），红热成像仪（25），位移传感器（18）数据，实时记录温度、力学、位移数据，裂缝宽度扫描仪（5）记录裂缝变化，红外测距仪（4）确定裂缝位置。
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