[0001] 本发明涉及路面工程试验设备技术领域，尤其涉及一种半刚性基层性能试验装置及方法。

[0002] 半刚性基层因具有强度高、刚度大、整体性强、稳定性好和造价低等优点，被广泛应用于各等级公路路面建设。随着公路交通量迅速增加，半刚性基层强度要求不断提高，水泥剂量逐渐加大，路面横向拱胀病害拱胀的发生也愈加频繁，已成为公路建设过程中亟侍解决的问题。

[0003] 目前我国相关的试验规范中仅有针对水泥路面膨胀性的试验设备和试验要求，而有关于半刚性基层沥青路面拱胀相关的试验设备和方法尚为空白。现有研究表明，半刚性基层沥青路面拱胀病害的发生大多因半刚性基层在盐胀作用、温胀作用或二者耦合作用下导致，其最终均表现为半刚性基层的纵向两端在拱胀应力的作用下发生路面拱胀病害。在对半刚性基层沥青路面拱胀病害的研究过程中，有部分研究人员提出了一些可用于半刚性基层性能试验装置及方法，是通过试验装置模拟出路面拱胀病害发生的盐分、温度或湿度环境，从而使得被测试件发生拱胀，并通过测量被测试件最终的膨胀量来评价相应半刚性基层结构的抗拱胀性能。

[0004] 但是，现有评价半刚性基层抗拱胀性能试验装置的使用过程中依然存在一些亟待解决的问题：一是现有试验装置为使使待测试件发生拱胀，通常采取通过模拟盐分、温度或湿度等拱胀病害发生环境的方式，该方式能够保证试验结果的准确性，但由于试验环境准备时间长且调试过程繁琐，这使得试验过程操作复杂且耗时较长，若能通过试验装置实现另一种使待测试件发生拱胀的方式，即直接模拟半刚性基层发生拱胀时的受力状态，使得待测试件发生拱胀，从而避免准备拱胀病害发生的盐分、温度或湿度环境，则可以降低试验操作难度，缩短试验过程耗时；二是现有评价半刚性基层抗拱胀性能的方法大多为通过测量试件的最终膨胀量来评价相应该半刚性基层的抗拱胀性能，该种评价方法有着简单方便的优点，但是对半刚性基层各结构层在拱胀过程中的应力与变形情况缺乏考虑，不能确定试验过程中半刚性基层各结构层对总体拱胀性能的影响，其评价结果的稳定性与准确性尚有提升空间，若能在评价过程中对半刚性基层各结构层的应力变化与形变情况进行综合考虑，可使得评价结果准确性与稳定性进一步提升，减少试验过程中的综合成本。

[0005] 现有技术和方法大多是通过相应试验装置模拟路面拱胀病害发生的盐分、温度或湿度环境，使被测试件发生拱胀，但是该种使试件发生拱胀的方法存在操作复杂、耗时较长等缺点，该种评价方法简单方便，但对半刚性基层各结构层在拱胀过程中的应力与变形情况缺乏考虑，其评价结果的稳定性与准确性尚有提升空间。

[0006] 因此现需要半刚性基层性能试验装置及方法；直接模拟半刚性基层发生拱胀病害时实际受力情况，使被测试件发生拱胀，则可达到简化试验操作，缩短试验用时的效果。

[0047] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明，并非用于限定本发明的范围。

[0048] 实施例1：如图1‑4所示，本发明公开的一种半刚性基层性能试验装置的实施例，包括：

[0049] 台座1、台架2、升降结构3、试验平台4、传动组件5、摄影机6和测试件7；

[0050] 台架2安装在台座1上，升降结构3也安装在台座1上端，且升降结构3位于台架2内部下端，试验平台4安装在升降结构3上端，测试件7摆放在试验平台4上，且测试件7中安装有多个应力传感器71，传动组件5有两组分别相对安装在台架2两侧，且两组传动组件5可以朝向台架2中间移动，摄影机6间隔安装在台座1后端方，且朝向台架2中间处。

[0051] 具体的，测试件7放置在试验平台4上，并通过升降结构3上升至两组传动组件5之间，通过两组传动组件5相向同步运动，通过施加力挤压测试件7，摄影机6和应力传感器71分别记录测试件7的形状变化和内部的应力变化。

[0052] 应理解的，本装置通过对测试件7两端施加力，模拟了半刚性基层发生拱胀病害时实际的受力情况，再结合内部应力和外部的形状变化，可以准确得出测试件7的抗拱胀性能，整体上操作简单，耗时短，且节约了人力物力成本。

[0053] 优选的，摄影机6为高速摄影机。

[0054] 在实施例1的基础上，实施例2：如图2‑4所示，台架2包括上框架梁21、下框架梁22和框架立柱23；框架立柱有两根，分别安装在台座1的上端面两侧，上框架梁21有两根，分别安装在框架立柱23上端两侧，下框架梁22有两根分别安装在框架立柱23下端两侧；传动组件5安装在上框架梁21和下框架梁22之间。

[0055] 应理解的，上框架梁21和下框架梁22均为两根，且各分布在框架立柱23的侧边，传动组件5安装在上框架梁21和下框架梁22之间，在相对运动时，整体结构提高了试验操作过程中的稳定性。

[0056] 在实施例1的基础上，实施例3：如图2所示，升降结构3包括升降台面31、升降杆32和升降底座33，升降底座33安装在台座1上端面中间，升降杆32安装在升降底座33上，升降台面31安装在升降杆32上，试验平台4安装在升降台面31上。

[0057] 应理解的，通过升降杆32的升降，带动升降台面31上下运动，并且带动了试验平台2和测试件7运动到两组传动组件5之间，满足传动组件5施加载荷力的条件，通过升降杆32还可以方便进行测试件的更换，其升降高度可以适应不同测试件尺寸的试验需求。

[0058] 优选的，升降杆32为液压升降杆或者电动推杆。

[0059] 在实施例1的基础上，实施例4：如图2‑4所示，传动组件5包括压块51、伸缩杆52、导向柱53和传动底座54，传动底座54安装在台架2上，导向柱53有多根水平均匀间隔安装在传动底座54的四周，伸缩杆52水平安装在传动底座54的中间处，且伸缩杆52的伸缩端连接压块51，压块51上还设有多个通孔，多个导向柱53一一对应并滑动穿过多个通孔。

[0060] 应理解的，压块51用于挤压测试件7，通过伸缩杆52给予推力，导向柱53与压块51的通孔之间通过滑动运动，确保压块51的水平运动。

[0061] 优选的，伸缩杆52和压块51之间还安装有压力感应器，可以实时检测调整对测试件7的载荷力大小。

[0062] 优选的，伸缩杆52为液压伸缩杆或者电动推杆。

[0063] 在实施例1的基础上，实施例5：如图1所示，半刚性基层性能试验装置还包括控制装置8，控制装置8电连接并升降结构3、传动组件5、摄影机6和测试件7。

[0064] 应理解的，控制装置8用于控制整个试验过程的运行，确保试验完整进行。

[0065] 实施例6：如图1所示，一种利用上述任意一项半刚性基层性能试验装置进行评价半刚性基层抗拱胀性能的试验方法，包括以下步骤：

[0066] 步骤1：制作测试件7；

[0067] 步骤2：进行试验：将测试件7置于试验平台4上，控制升降结构3升降试验平台4至传动组件5下端，使得测试件7处于两个传动组件5的挤压范围内，驱动两个传动组件5相向同步运动从两侧挤压测试件7；

[0068] 步骤3：收集分析信息；在挤压过程中，收集并分析测试件7各结构层在荷载作用下产生的应力信息；通过摄影机6实时采集测试件7各结构层在荷载作用下的位移与变形信息，得到评价半刚性基层抗拱胀性能数据。

[0069] 优选的，步骤1中制作测试件7，测试件7由多层结构层组成，将各结构层分别掺入颜色区别明显的着色剂，并均布置有应力传感器71。

[0070] 优选的，步骤2中第一种传动组件5的加载方式为：将加载力设置为从零开始并逐级增加，每级加载持续时间5‑10s，加载直至测试件7发生拱胀变形破坏失效；

[0071] 采用本加载方式的评价半刚性基层抗拱胀性能评价方法如下：

[0072] 记录测试件7各级加载力表示为F1、F2、…、Fm，其中，m为将测试件7逐级加载至试件破坏的最大级数，通过摄影机6记录下在各级加载力作用下测试件7各结构层产生的竖向变形量，其中，将测试件7各结构层的初始厚度记为S1、S2、…、Snn为试件结构层层编号，将在F1作用下试件各结构层产生的竖向变形量记录为S11、S12、…、S1n；将在F2作用下各结构层产生的竖向变形量记录为S21、S22、…、S2n；将在Fm作用下各结构层产生的竖向变形量记录为Sm1、Sm2、…、Smn；按照下式计算出各个被测试件的抗拱胀性能，即该半刚性基层结构拱胀贡献系数Ui，

[0073]

[0074] 被测试件Ui值越小，即评价该半刚性基层抗拱胀性能越好，其中i为各个试件编号i＝1,2，…，i。

[0075] 优选的，第一种传动组件5的加载方式中加载力逐级增加值大小优选为试件轴向抗压强度的1/8～1/10。

[0076] 实施例7：如图1所示，其与实施例6不同之处在于，步骤2中第二种传动组件5的加载方式为：设定一个不使测试件7发生拱胀变形破坏，但足够使测试件7内部产生明显应力变化的固定加载力，加载持续时间10‑15s，对同一测试件7至少进行三次重复试验；

[0077] 采用本加载方式的半刚性基层抗拱胀性能评价方法如下：

[0078] 记录测试件7在固定加载力作用下试件各结构层应力传感器所产生的应力变化情况，其中，固定加载力表示为G，将G作用持续时间记录为T，将第一次在G作用下测试件7各结构层应力传感器71所产生的应力变化情况记录为σ11、σ12、…、σ1n，将第r次在G作用下各结构层应力传感器71所产生的应力变化情况记录为σr1、σr2、…、σrn其中，r为对测试件7进行重复试验的次数，按照下式计算出各个被测试件的抗拱胀性能，即该半刚性基层结构拱胀应力消散系数Ki，

[0079]

[0080] 被测试件Ki值越小，即评价该半刚性基层抗拱胀性能越好。

[0081] 应理解的，第一种加载方式与第二种加载方式提供了多种备选评价方式，以适应测试件7尺寸不同、试验需求不同的情况，提高本发明的适用性。两种方式提出了半刚性基层结构拱胀贡献系数Ui与半刚性基层结构拱胀应力消散系数Ki的确定方法，并将其作为评价半刚性基层抗拱胀性能的新的评价指标，可以确定试验过程中半刚性基层各结构层对总体拱胀性能的影响，保证评价结果的准确性，为评价半刚性基层抗拱胀性能的研究提供可靠依据。

[0082] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。