分层实验直剪仪制造技术

本发明专利技术涉及剪切强度测量技术。本发明专利技术公开了一种分层实验直剪仪，包括剪切盒、固定装置、垂直加载装置、水平加载装置、测量装置；所述剪切盒包括上盒、中盒和下盒；所述中盒分为n层，每一层分别与相邻层对接；所述上盒上表面为盒盖，所述盒盖与垂直加载装置连接，所述上盒下表面与最上层中盒对接；所述下盒上表面与最下层中盒对接，所述下盒下表面为盒底，所述盒底与滑动装置连接；所述水平加载装置和固定装置分别布置在剪切盒两侧，所述水平加载装置和固定装置具有升降机构；n为整数，n≥1。本发明专利技术的分层实验直剪仪能够进行多层异质结构层间界面的直接剪切试验，特别适合板式无砟轨道结构层间剪切变形的力学特征试验。

Direct shear apparatus for delamination experiment

【技术实现步骤摘要】
分层实验直剪仪
本专利技术涉及土木工程材料剪切强度测量技术，特别涉及具有多层材料的轨道结构剪切强度测量技术，具体而言，涉及一种分层实验直剪仪。
技术介绍
近年来，我国高速铁路迅速发展，已初步形成“八纵八横”干线高铁网。板式无砟轨道结构，由于其高稳定性、高平顺性、少维修性等优势在我国高铁中得到广泛应用。目前板式轨道结构主要有三种，分别为CRTSI、CRTSII、CRTSIII型板式轨道。其中，CRTSI和CRTSIII采用单元式结构，CRTSII采用整体纵连式结构。无论是单元结构还是纵连结构，板式无砟轨道都属于多层薄板结构，主要由底座板、CA砂浆层/自密实混凝土层和轨道板组成。实际运营过程中，无砟轨道结构如果出现了层间离缝、层间脱空、砂浆破损、轨道板裂缝等病害，将对高速列车行车的安全性和舒适性产生极大的不利影响。现场调查表明，在列车荷载和温度荷载作用下，砂浆层容易产生离缝进而引起脱空。砂浆层位于轨道板和底座板之间，其上与轨道板粘结，其下与底座板粘结。轨道板与砂浆层以及砂浆层与底座板之间的粘结一旦发生破坏，将影响荷载传递路径，进而造成板式无砟轨道整体结构受损。对运营后的高速铁路线路进行调研的结果显示，砂浆层上表面与轨道板的离缝占大多数，而下表面与底座板之间的离缝较少。这种情况和砂浆层上下表面的界面粘结特性及多层异质材料间的剪切关系有着密切关系。目前尚未开展轨道板、砂浆层及底座板组成的多层异质结构层间粘结特性的系统性试验研究，砂浆层上下表面的界面力学性能亟待研究。测定层间界面的剪切力学参数，最简便的方式往往采用直剪仪。一种典型的直剪仪结构如图1所示，主要包括剪切盒1、垂直加载装置2、水平加载装置3和测量装置4。剪切盒1通常由具有一定强度的材料，如钢材、铝合金材料等制作，剪切盒1由上盒11和下盒13组成，上盒11上表面为盒盖110，既是剪切盒的结构部件，也作为传力板传导压力。上盒11下表面与下盒13上表面对接，形成一个高度为h1+h2，底面积为q×q的空心柱体，用于存放试验样品10。下盒13下表面为剪切盒的盒底，通常置于滑动装置5上，使得下盒13可以在水平加载装置3的作用下沿水平推力方向移动，如图1和图2所示。测量时将试验样品置于剪切盒1中，垂直加载装置2通过传压板110(也是上盒的盒盖)对试验样品10施以一定的垂直压力，然后水平加载装置3对下盒13施加水平推力，使下盒13在滚筒5上面移动一段距离s，使上盒和下盒产生相对位移，剪切盒中上盒11和下盒13对接处试验样品水平接触面发生剪切位移直至破坏，如图3所示。试验中，测量试验样品的变形和受力参数，如水平作用力和垂直压力大小、横向剪切位移距离等，然后根据试验样品剪切面的大小(也就是剪切盒中试验样品对接面积的大小q×q)，就可以得到试验样品的剪切应力参数。然而，传统直剪仪往往只针对单个试样的单一固定面剪切。针对同条件下多层异质结构的层间界面剪切力学参数测试，传统试验装置显然难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种分层实验直剪仪，以解决现有技术直剪仪不能用于多层结构界面的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术具体实施方式的一个方面，提供了一种分层实验直剪仪，包括剪切盒、固定装置、垂直加载装置、水平加载装置、测量装置；所述剪切盒用于装载实验用品，所述固定装置用于固定剪切盒，所述水平加载装置用于对剪切盒施加水平作用力，所述垂直加载装置用于对试验样品施加垂直作用力，所述测量系统用于测量试验样品受力参数；其特征在于，所述剪切盒包括上盒、中盒和下盒；所述中盒分为n层，每一层分别与相邻层对接；所述上盒上表面为盒盖，所述盒盖与垂直加载装置连接，所述上盒下表面与最上层中盒对接；所述下盒上表面与最下层中盒对接，所述下盒下表面为盒底，所述盒底与滑动装置连接；所述水平加载装置和固定装置分别布置在剪切盒两侧，所述水平加载装置和固定装置具有升降机构；n为整数，n≥1。在某些实施例中，所述剪切盒在水平面的投影为正方形。在某些实施例中，所述垂直加载装置安装在门框结构上。在某些实施例中，所述门框结构包括两个平行的立柱和与所述立柱垂直的横梁，所述横梁与立柱通过螺母连接。在某些实施例中，所述滑动装置由滚筒构成。在某些实施例中，n＝1。在某些实施例中，所述上盒、中盒和下盒设置有连接装置，所述上盒或下盒可以分别与中盒连接固定在一起。在某些实施例中，所述连接装置设置在上盒、中盒和下盒两侧。在某些实施例中，所述连接装置由焊接在在上盒、中盒和下盒两侧的螺栓孔及其匹配的螺栓构成。在某些实施例中，所述螺栓孔排列成两列。根据本专利技术技术方案及其在某些实施例中进一步改进的技术方案，本专利技术的分层实验直剪仪能够进行同条件下多层异质结构层间界面的直接剪切试验，具有装置结构简单、制造成本低的优点，特别适合板式无砟轨道结构层间剪切变形的力学特征试验。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是现有技术直剪仪结构示意图；图2是图1中剪切盒俯视图；图3是剪切盒发生剪切位移的示意图；图4是实施例1分层实验直剪仪的结构示意图；图5是图4中剪切盒和门框结构的左视图；图6是图4中盒盖的俯视图；图7是图4中中盒的俯视图；图8是实施例2分层实验直剪仪的结构示意图；图9是实施例3分层实验直剪仪的结构示意图。图中：1为剪切盒；2为垂直加载装置；3为水平加载装置；4为测量装置；5为滑动装置；6为固定装置；7为底座；8为立柱；9为横梁；10为试验样品；11为上盒；12为中盒；13为下盒；20为垂直加载顶杆；30为水平加载顶杆；31为水平加载调节立柱；61为固定装置调节立柱；80为连接螺母；101为螺栓孔；102为螺栓；110为传力板(盒盖)；111为加劲肋121为第一层中盒；122为第二层中盒。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本专利技术。为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术具体实施方式、实施例中的附图，对本专利技术具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分层实验直剪仪，包括剪切盒、固定装置、垂直加载装置、水平加载装置、测量装置；所述剪切盒用于装载实验用品，所述固定装置用于固定剪切盒，所述水平加载装置用于对剪切盒施加水平作用力，所述垂直加载装置用于对试验样品施加垂直作用力，所述测量系统用于测量试验样品受力参数；其特征在于，所述剪切盒包括上盒、中盒和下盒；所述中盒分为n层，每一层分别与相邻层对接；所述上盒上表面为盒盖，所述盒盖与垂直加载装置连接，所述上盒下表面与最上层中盒对接；所述下盒上表面与最下层中盒对接，所述下盒下表面为盒底，所述盒底与滑动装置连接；所述水平加载装置和固定装置分别布置在剪切盒两侧，所述水平加载装置和固定装置具有升降机构；n为整数，n≥1。/n

【技术特征摘要】
1.分层实验直剪仪，包括剪切盒、固定装置、垂直加载装置、水平加载装置、测量装置；所述剪切盒用于装载实验用品，所述固定装置用于固定剪切盒，所述水平加载装置用于对剪切盒施加水平作用力，所述垂直加载装置用于对试验样品施加垂直作用力，所述测量系统用于测量试验样品受力参数；其特征在于，所述剪切盒包括上盒、中盒和下盒；所述中盒分为n层，每一层分别与相邻层对接；所述上盒上表面为盒盖，所述盒盖与垂直加载装置连接，所述上盒下表面与最上层中盒对接；所述下盒上表面与最下层中盒对接，所述下盒下表面为盒底，所述盒底与滑动装置连接；所述水平加载装置和固定装置分别布置在剪切盒两侧，所述水平加载装置和固定装置具有升降机构；n为整数，n≥1。


2.根据权利要求1所述的分层实验直剪仪，其特征在于，所述剪切盒在水平面的投影为正方形。


3.根据权利要求1所述的分层实验直剪仪，其特征在于，所述垂直加载装置安装在门框结构上。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘钰，赵国堂，许乾奇，付娜，禹雷，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51