CN214503131U - 一种多角度道路材料剪切强度测试夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，其中，万能材料试验机桁架底部安装有下支撑部，下支撑部上安装有能够相对于下支撑部调节角度的下剪切部；万能材料试验机横梁底部安装有上支撑部，上支撑部上安装有能够相对于上支撑部调节角度的上剪切部；下剪切部中设置的下固定夹槽与上剪切部中设置的上固定夹槽同轴设置，下固定夹槽和上固定夹槽用于夹持待测试件的两端。本实用新型的剪切夹具可用于水泥混凝土桥面防水黏结层、沥青面层层间及多种复合层间试样剪切强度测试，减少了一对一试验设备数量，同时该夹具与万能材料试验机通过销栓连接，安装简便，拆卸便捷，操作简单。

Description

一种多角度道路材料剪切强度测试夹具

技术领域

本实用新型属于道路工程领域，涉及道路材料剪切强度测试装置，具体涉及一种多角度道路材料剪切强度测试夹具。

背景技术

道路结构层间及桥面铺装结构层的黏结性能在很大程度上决定了铺筑沥青面层的使用性能与道路的使用寿命，层间黏结性能较差是导致裂缝、拥包和推移等病害的主要原因之一。当层间黏结强度不足以抵抗行车荷载产生的剪应力时，黏结层逐渐失效，从而导致结构层产生相对位移或剪切破坏。

目前，常用剪切强度测试仪器的测试方法多为直剪或垂直斜剪测试，与实际路面受力状态符合程度较低，难以分析在车辆行驶过程中的普通制动、紧急制动等状态时层间受力情况，为解决这一技术问题，本实用新型提供一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，该装置可安装于万能材料试验机上，安装简便，操作便捷，可精确测试不同剪切角度及加载速率下待测层间复合试件的剪切强度变化情况，同时可实时监测试验过程中层间黏结材料受剪切时的剪应力变化状况，数据精确可靠，便于准确把控复合层间材料的应用状况，具有较高的应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，解决现有常用测试装置无法精准高效地模拟实际路面受力状态，导致车辆行驶过程中的道路层间受力情况难以分析的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，包括万能材料试验机桁架，万能材料试验机桁架内部横向安装有能够沿着竖向移动的万能材料试验机横梁；

所述的万能材料试验机桁架底部安装有下支撑部，下支撑部上安装有能够相对于下支撑部调节角度的下剪切部；所述的万能材料试验机横梁底部安装有上支撑部，上支撑部上安装有能够相对于上支撑部调节角度的上剪切部；所述的下剪切部中设置的下固定夹槽与上剪切部中设置的上固定夹槽同轴设置，下固定夹槽和上固定夹槽用于夹持待测试件的两端；

所述的下剪切部包括下剪切座，下剪切座的顶面为平面，下剪切座的两侧和底面位置为一体设置的圆弧面，下剪切座的前面和后面为平行设置的平面；

所述的下剪切座的顶面上垂直顶面向下开设有下固定夹槽，下固定夹槽内安装有能够升降调节的升降台，升降台用于支撑待测试件的一端；

所述的下剪切座的圆弧面上沿着圆弧面的周向固设有圆弧形的下角度调节滑轨，所述的下角度调节滑轨上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通下角度调节滑轨的下调节孔；

所述的下支撑部包括与下角度调节滑轨相配合的下支撑座，下支撑座的上部沿着横向开设有下支撑卡槽，下角度调节滑轨卡装在下支撑卡槽内，下支撑卡槽的前面和后面上沿着径向开设有与下调节孔相对应的多个下固定孔，下固定孔与下调节孔之间通过销栓实现可拆卸固定连接；

所述的上剪切部包括上剪切座，上剪切座由两个能够对开的上半剪切座组成，所述的上剪切座中间为沿着轴向贯通的上固定夹槽，一个上半剪切座的侧壁固定在支撑杆的一端；

还包括上角度调节滑轨，所述的上角度调节滑轨为圆弧形的轨道，上角度调节滑轨内弧的一端固定连接支撑杆的另一端，上角度调节滑轨内弧的另一端固定连接有加载压台，加载压台的端部伸入至上固定夹槽内，用于压紧待测试件的另一端；所述的上角度调节滑轨上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通上角度调节滑轨的上调节孔；

所述的上支撑部包括与上角度调节滑轨相配合的上支撑座，上支撑座的下部沿着横向开设有上支撑卡槽，上角度调节滑轨卡装在上支撑卡槽内，上支撑卡槽的前面和后面上沿着径向开设有与上调节孔相对应的多个上固定孔，上固定孔与上调节孔之间通过销栓实现可拆卸固定连接。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的万能材料试验机桁架底部和下支撑部之间设置有下滑动座，所述的下滑动座包括能够通过销栓可拆卸固定安装在万能材料试验机桁架底部的下固定座内的下固定台，下固定台上固定设置有滚轮舱，滚轮舱内安装有多个绕纵向轴转动的滚轮，滚轮舱的顶面上开设有横向设置的下滑动导槽；

所述的下支撑座的底部通过下链接块固定连接有下导向支撑板，下导向支撑板安装在下滑动导槽内通过滚轮支撑，下导向支撑板在剪切力作用下能够在滚轮上滑动。

所述的万能材料试验机横梁底部和上支撑部之间设置有上滑动座，所述的上滑动座包括能够通过销栓可拆卸固定安装在万能材料试验机横梁底部的上固定座内的上固定台，上固定台的底端固定安装有上滑动台，上滑动台的底部沿着横向开设有上滑动导向燕尾槽；

所述的上支撑座的顶部通过上链接块固定连接有上滑动导向燕尾键，上滑动导向燕尾键卡装在上滑动导向燕尾槽内，上滑动导向燕尾键在剪切力作用下能够在上滑动导向燕尾槽内滑动。

所述的加载压台还安装有应力传感器。

所述的下剪切座的前面设置有环形调节旋钮，环形调节旋钮伸入至下剪切座内与升降台相配合，通过转动环形调节旋钮能够改变升降台的高度。

所述的上角度调节滑轨的另一端设置有荷载调节杆，荷载调节杆伸入上角度调节滑轨内与加载压台相配合，通过转动荷载调节杆能够改变加载压台的荷载。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本实用新型的剪切夹具可用于水泥混凝土桥面防水黏结层、沥青面层层间及多种复合层间试样剪切强度测试，减少了一对一试验设备数量，同时该夹具与万能材料试验机通过销栓连接，安装简便，拆卸便捷，操作简单。

(Ⅱ)本实用新型通过滑动座与剪切部之间为可拆卸式安装，装配时通过销栓固定不同位置的角度调节调节孔实现不同剪切角度变换，可变换的剪切角度范围为30°～90°。

(Ⅲ)本实用新型通过下滑动座内部的圆柱形滚轮实现下剪切部横向移动，可精确保障剪切位置和角度，同时还能避免加载过程中因剪切夹具不能横向移动而造成直接压溃的现象。此外，下剪切部的下固定夹槽底部设有升降台，以便调整待测试件安装状态，确保对于不同高度的待测试件均能准确进行层间剪切。

(Ⅳ)本实用新型通过加载压台可向待测试件顶部施加初始上覆荷载，以精准模拟上层路面结构或交通荷载对剪切强度的影响，此外由于加载过程中难以保证上覆荷载为一固定值，本实用新型能够实现试验过程中的复合试样上覆荷载的实时变化。

(Ⅴ)本实用新型安装于万能材料试验机桁架内，加载过程中可通过应力传感器和万能材料试验机自带的数据采集仪器实时采集和监控数据，能准确描述材料在不同剪切速率及剪切角度等工况下的剪切强度变化规律，测试数据可视化性强，有利于充分掌握道路材料性能变化过程。

(Ⅵ)本实用新型的为可拆卸式安装，这样的设计便于本实用新型的装置安装于万能材料试验机桁架上，且在测试结束之后便于拆卸、清洗，有利于仪器维护。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的下剪切部的结构示意图。

图3是本实用新型的下剪切部剖面的结构示意图。

图4是本实用新型的下支撑部的结构示意图。

图5是本实用新型的上剪切部的结构示意图。

图6是本实用新型的上支撑部的结构示意图。

图7是本实用新型的下滑动座的结构示意图。

图8是本实用新型的上滑动座的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-万能材料试验机桁架，2-万能材料试验机横梁，3-下剪切部，4-下支撑部，5-上剪切部，6-上支撑部，7-下滑动座，8-上滑动座，9-下固定座，10-销栓，11-上固定座，12-应力传感器；

301-下剪切座，302-下固定夹槽，303-升降台，304-下角度调节滑轨，305-下调节孔，306-环形调节旋钮；

401-下支撑座，402-下支撑卡槽，403-下固定孔，404-下链接块，405-下导向支撑板；

501-上剪切座，502-上固定夹槽，503-支撑杆，504-上角度调节滑轨，505-加载压台，506-上调节孔，507-荷载调节杆；

601-上支撑座，602-上支撑卡槽，603-上固定孔，604-上链接块，605-上滑动导向燕尾键；

701-下固定台，702-滚轮舱，703-滚轮，704-下滑动导槽；

801-上固定台，802-上滑动台，803-上滑动导向燕尾槽。

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细说明。

具体实施方式

目前，常用剪切强度测试仪器的测试方法多为直剪或垂直斜剪测试，与实际路面受力状态符合程度较低，难以分析在车辆行驶过程中的普通制动、紧急制动等状态时层间受力情况。为解决上述技术问题，急需提供一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，该装置可在精确测试不同剪切角度及加载速率下待测层间复合试件的剪切强度变化情况，同时可实时监测试验过程中层间黏结材料受剪切时的剪应力变化状况。

需要说明的是，本实用新型中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例：

本实施例给出一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，如图1至图8所示，包括万能材料试验机桁架1，万能材料试验机桁架1内部横向安装有能够沿着竖向移动的万能材料试验机横梁2；

万能材料试验机桁架1底部安装有下支撑部4，下支撑部4上安装有能够相对于下支撑部4调节角度的下剪切部3；万能材料试验机横梁2底部安装有上支撑部6，上支撑部6上安装有能够相对于上支撑部6调节角度的上剪切部5；下剪切部3中设置的下固定夹槽302与上剪切部5中设置的上固定夹槽502同轴设置，下固定夹槽302和上固定夹槽502用于夹持待测试件的两端；

下剪切部3包括下剪切座301，下剪切座301的顶面为平面，下剪切座301的两侧和底面位置为一体设置的圆弧面，下剪切座301的前面和后面为平行设置的平面；

下剪切座301的顶面上垂直顶面向下开设有下固定夹槽302，下固定夹槽302内安装有能够升降调节的升降台303，升降台303用于支撑待测试件的一端；

下剪切座301的圆弧面上沿着圆弧面的周向固设有圆弧形的下角度调节滑轨304，下角度调节滑轨304上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通下角度调节滑轨304的下调节孔305；

下支撑部4包括与下角度调节滑轨304相配合的下支撑座401，下支撑座401的上部沿着横向开设有下支撑卡槽402，下角度调节滑轨304卡装在下支撑卡槽402内，下支撑卡槽402的前面和后面上沿着径向开设有与下调节孔305相对应的多个下固定孔403，下固定孔403与下调节孔305之间通过销栓10实现可拆卸固定连接；

上剪切部5包括上剪切座501，上剪切座501由两个能够对开的上半剪切座组成，上剪切座501中间为沿着轴向贯通的上固定夹槽502，一个上半剪切座的侧壁固定在支撑杆503的一端；

还包括上角度调节滑轨504，上角度调节滑轨504为圆弧形的轨道，上角度调节滑轨504内弧的一端固定连接支撑杆503的另一端，上角度调节滑轨504内弧的另一端固定连接有加载压台505，加载压台505的端部伸入至上固定夹槽502内，用于压紧待测试件的另一端；上角度调节滑轨504上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通上角度调节滑轨504的上调节孔506；

上支撑部6包括与上角度调节滑轨504相配合的上支撑座601，上支撑座601的下部沿着横向开设有上支撑卡槽602，上角度调节滑轨504卡装在上支撑卡槽602内，上支撑卡槽602的前面和后面上沿着径向开设有与上调节孔506相对应的多个上固定孔603，上固定孔603与上调节孔506之间通过销栓10实现可拆卸固定连接。

本实施例中，待测试件的尺寸一般为100mm，下固定夹槽302的内径与待测试件的尺寸相匹配，便于更好地固定待测试件；

本实施例中优选的，下角度调节滑轨304为圆弧形，圆弧所对应的圆心角为180°，下角度调节滑轨304上设置有37个下调节孔305，相邻两个下调节孔305之间的圆弧所对应的圆心角为5°。

本实施例中优选的，下支撑部4的前面和后面分别对应设置有3个下固定孔403，将下角度调节滑轨304放入下支撑卡槽402内后，通过插入销栓10固定，若要改变下剪切部3的角度，只需更换不同的下调节孔305与下固定孔403对应，重新用销栓10固定即可。

本实施例中优选的，上角度调节滑轨504为圆弧形，圆弧所对应的圆心角为90°，上角度调节滑轨504上设置有19个上调节孔506，相邻两个上调节孔506之间的圆弧所对应的圆心角为5°。

本实施例中优选的，下剪切部3和上剪切部5的中心轴线与竖向之间的夹角的可调节范围为30°～90°。

作为本实施例的一种优选方案，万能材料试验机桁架1底部和下支撑部4之间设置有下滑动座7，下滑动座7包括能够通过销栓10可拆卸固定安装在万能材料试验机桁架1底部的下固定座9内的下固定台701，下固定台701上固定设置有滚轮舱702，滚轮舱702内安装有多个绕纵向轴转动的滚轮703，滚轮舱702的顶面上开设有横向设置的下滑动导槽704；

下支撑座401的底部通过下链接块404固定连接有下导向支撑板405，下导向支撑板405安装在下滑动导槽704内通过滚轮703支撑，下导向支撑板405在剪切力作用下能够在滚轮703上滑动。可避免万能材料试验机在加载过程时因下剪切部3不能横向移动而造成设备损坏。

作为本实施例的一种优选方案，万能材料试验机横梁2底部和上支撑部6之间设置有上滑动座8，上滑动座8包括能够通过销栓10可拆卸固定安装在万能材料试验机横梁2底部的上固定座11内的上固定台801，上固定台801的底端固定安装有上滑动台802，上滑动台802的底部沿着横向开设有上滑动导向燕尾槽803；

上支撑座601的顶部通过上链接块604固定连接有上滑动导向燕尾键605，上滑动导向燕尾键605卡装在上滑动导向燕尾槽803内，上滑动导向燕尾键605在剪切力作用下能够在上滑动导向燕尾槽803内滑动。

本实施例中，加载压台505还安装有应力传感器12，用于采集和传递荷载的实时应力值，使得测试数据更为精准直观，便于后期分析；

作为本实施例的一种优选方案，下剪切座301的前面设置有环形调节旋钮306，环形调节旋钮306伸入至下剪切座301内与升降台303相配合，通过转动环形调节旋钮306能够改变升降台303的高度。环形调节旋钮306对升降台303的高度进行调节的具体机械结构采用本领域常规的调节机构即可，可使待测试件达到测试所需的安装状态，确保对于不同高度的待测试件均能准确进行层间剪切。

作为本实施例的一种优选方案，上角度调节滑轨504的另一端设置有荷载调节杆507，荷载调节杆507伸入上角度调节滑轨504内与加载压台505相配合，通过转动荷载调节杆507能够改变加载压台505的荷载。荷载调节杆507对加载压台505的荷载进行调节的具体机械结构采用本领域常规的调节机构即可，可改变加载压台505向待测试件另一端施加的荷载，可根据需求调整测试所需荷载，灵活方便。

本实用新型的多角度道路材料剪切强度测试夹具的工作过程如下所述：

第一，用销栓10将下滑动座7固定至万能材料试验机桁架1的底端的下固定座9上，将下支撑部4的下导向支撑板405安装于下滑动座7的下滑动导槽704内并移动至下滑动导槽704的中间；按照测试要求所需角度，将下剪切部3的下角度调节滑轨304用销栓10安装于下支撑部4的下支撑卡槽402内。

第二，将待测试件放入下固定夹槽302内，转动环形调节旋钮306，使升降台303移动，直至待测试件的剪切面与下剪切部3的剪切面平行后，停止转动环形调节旋钮306。

第三，用销栓10将上滑动座8安装于万能材料试验机横梁2上，再将上支撑部6的上滑动导向燕尾键605安装于上滑动座8的上滑动导向燕尾槽803内，并将上支撑部6移动至上滑动台802的中间；按照测试要求所需角度，将上剪切部5的上角度调节滑轨504用销栓10安装于上支撑部6的上支撑卡槽602内。

第四，通过万能材料试验机控制万能材料试验机横梁2向下移动，过程中调节上支撑部6横向滑动，直至上剪切座501中的固定在支撑杆503的一端的上半剪切座的内壁接触待测试件上部且上剪切座501的剪切面与下固定夹槽302的剪切面相贴合后，停止移动，将上剪切座501中的另外一个上半剪切座扣合，确保待测试件上部位于上固定夹槽502内。

第五，将应力传感器12与已有的数据采集仪器相连接，调节荷载调节杆507，通过加载压台505对待测试件顶部施加测试所需荷载；

第六，设置万能材料试验机横梁2的下降速度，使万能材料试验机横梁2向下移动直至待测试件被剪切破坏，获得整个过程剪切强度数据及施加应力数据。随后向上移动万能材料试验机横梁2，取下被破坏的试件，清理试验仪器，关闭万能材料试验机，拆卸本实用新型的多角度道路材料剪切强度测试夹具，测试结束。

Claims (6)

1.一种多角度道路材料剪切强度测试夹具，包括万能材料试验机桁架(1)，万能材料试验机桁架(1)内部横向安装有能够沿着竖向移动的万能材料试验机横梁(2)；其特征在于：

所述的万能材料试验机桁架(1)底部安装有下支撑部(4)，下支撑部(4)上安装有能够相对于下支撑部(4)调节角度的下剪切部(3)；所述的万能材料试验机横梁(2)底部安装有上支撑部(6)，上支撑部(6)上安装有能够相对于上支撑部(6)调节角度的上剪切部(5)；所述的下剪切部(3)中设置的下固定夹槽(302)与上剪切部(5)中设置的上固定夹槽(502)同轴设置，下固定夹槽(302)和上固定夹槽(502)用于夹持待测试件的两端；

所述的下剪切部(3)包括下剪切座(301)，下剪切座(301)的顶面为平面，下剪切座(301)的两侧和底面位置为一体设置的圆弧面，下剪切座(301)的前面和后面为平行设置的平面；

所述的下剪切座(301)的顶面上垂直顶面向下开设有下固定夹槽(302)，下固定夹槽(302)内安装有能够升降调节的升降台(303)，升降台(303)用于支撑待测试件的一端；

所述的下剪切座(301)的圆弧面上沿着圆弧面的周向固设有圆弧形的下角度调节滑轨(304)，所述的下角度调节滑轨(304)上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通下角度调节滑轨(304)的下调节孔(305)；

所述的下支撑部(4)包括与下角度调节滑轨(304)相配合的下支撑座(401)，下支撑座(401)的上部沿着横向开设有下支撑卡槽(402)，下角度调节滑轨(304)卡装在下支撑卡槽(402)内，下支撑卡槽(402)的前面和后面上沿着径向开设有与下调节孔(305)相对应的多个下固定孔(403)，下固定孔(403)与下调节孔(305)之间通过销栓(10)实现可拆卸固定连接；

所述的上剪切部(5)包括上剪切座(501)，上剪切座(501)由两个能够对开的上半剪切座组成，所述的上剪切座(501)中间为沿着轴向贯通的上固定夹槽(502)，一个上半剪切座的侧壁固定在支撑杆(503)的一端；

还包括上角度调节滑轨(504)，所述的上角度调节滑轨(504)为圆弧形的轨道，上角度调节滑轨(504)内弧的一端固定连接支撑杆(503)的另一端，上角度调节滑轨(504)内弧的另一端固定连接有加载压台(505)，加载压台(505)的端部伸入至上固定夹槽(502)内，用于压紧待测试件的另一端；所述的上角度调节滑轨(504)上沿着纵向开设有多个均匀分布且垂直贯通上角度调节滑轨(504)的上调节孔(506)；

所述的上支撑部(6)包括与上角度调节滑轨(504)相配合的上支撑座(601)，上支撑座(601)的下部沿着横向开设有上支撑卡槽(602)，上角度调节滑轨(504)卡装在上支撑卡槽(602)内，上支撑卡槽(602)的前面和后面上沿着径向开设有与上调节孔(506)相对应的多个上固定孔(603)，上固定孔(603)与上调节孔(506)之间通过销栓(10)实现可拆卸固定连接。

2.如权利要求1所述的多角度道路材料剪切强度测试夹具，其特征在于，所述的万能材料试验机桁架(1)底部和下支撑部(4)之间设置有下滑动座(7)，所述的下滑动座(7)包括能够通过销栓(10)可拆卸固定安装在万能材料试验机桁架(1)底部的下固定座(9)内的下固定台(701)，下固定台(701)上固定设置有滚轮舱(702)，滚轮舱(702)内安装有多个绕纵向轴转动的滚轮(703)，滚轮舱(702)的顶面上开设有横向设置的下滑动导槽(704)；

所述的下支撑座(401)的底部通过下链接块(404)固定连接有下导向支撑板(405)，下导向支撑板(405)安装在下滑动导槽(704)内通过滚轮(703)支撑，下导向支撑板(405)在剪切力作用下能够在滚轮(703)上滑动。

3.如权利要求1所述的多角度道路材料剪切强度测试夹具，其特征在于，所述的万能材料试验机横梁(2)底部和上支撑部(6)之间设置有上滑动座(8)，所述的上滑动座(8)包括能够通过销栓(10)可拆卸固定安装在万能材料试验机横梁(2)底部的上固定座(11)内的上固定台(801)，上固定台(801)的底端固定安装有上滑动台(802)，上滑动台(802)的底部沿着横向开设有上滑动导向燕尾槽(803)；

所述的上支撑座(601)的顶部通过上链接块(604)固定连接有上滑动导向燕尾键(605)，上滑动导向燕尾键(605)卡装在上滑动导向燕尾槽(803)内，上滑动导向燕尾键(605)在剪切力作用下能够在上滑动导向燕尾槽(803)内滑动。

4.如权利要求1所述的多角度道路材料剪切强度测试夹具，其特征在于，所述的加载压台(505)还安装有应力传感器(12)。

5.如权利要求1所述的多角度道路材料剪切强度测试夹具，其特征在于，所述的下剪切座(301)的前面设置有环形调节旋钮(306)，环形调节旋钮(306)伸入至下剪切座(301)内与升降台(303)相配合，通过转动环形调节旋钮(306)能够改变升降台(303)的高度。

6.如权利要求1所述的多角度道路材料剪切强度测试夹具，其特征在于，所述的上角度调节滑轨(504)的另一端设置有荷载调节杆(507)，荷载调节杆(507)伸入上角度调节滑轨(504)内与加载压台(505)相配合，通过转动荷载调节杆(507)能够改变加载压台(505)的荷载。

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