CN201298017Y - 路桥结构层间剪切仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路桥结构层间剪切仪，包括：下端开口的筒形外筒；两端开口的圆筒形内筒，位于外筒内部；液压千斤顶，包括底座和伸缩杆，底座通过螺钉与内筒的外壁相连，伸缩杆通过螺钉与外筒的内壁相连；包含压力传感器的液压泵，用于驱动液压千斤顶并测量提供给液压千斤顶的压力，通过油路与液压千斤顶相连；位移传感器，包括壳体和指针，用于测量内筒的位移大小，壳体固定于内筒的筒壁上方，指针与外筒的内壁相接触，放置方向与液压千斤顶的伸缩杆运动方向平行；数据存储装置，用于将接收到的压力数值和位移大小转换成数字信号保存。本实用新型可以直接对现场路桥结构面层进行操作，有利于道路施工现场使用。

Description

路桥结构层间剪切仪

技术领域

本实用新型涉及沥青路面结构层间或桥梁、路面防水层间粘结强度检测设备，特别涉及一种路桥结构层间剪切仪。

背景技术

由于沥青路面或桥面沥青铺装层经常受到天气、温度、行车、材料以及路面结构设计等方面的原因，沥青路面或桥面不可避免地会出现了车辙、路面结构层推移、防水层结构滑动等结构界面性早期破坏，这些病害对行车速度、乘客舒适性、路面使用寿命以及交通安全等带来了严重的影响，造成在建成通车不久就不得不对车辙、推移、层间滑动等病害进行处理，造成了不良的社会影响。

为了便于分析沥青路面或桥面沥青铺装层层间的粘结情况、对车辙、路面结构层推移、防水层结构滑动等结构界面性早期破坏层进行有效处理，需要测量路桥结构层间的抗剪强度。

现有技术中测试抗剪强度的方法都是利用实验室内非专用的试验设施来实现的，具体方法包括：先将水平试验样品的一端固定在试验台上，然后对该试样未被固定的一端施加一个可控制和可测量的垂直压力直至将该试样剪切断开，根据剪切过程中测量得到的压力数值和位移大小来计算抗剪强度。在上述方法中，如果需要测试路桥结构面层间的抗剪强度，则必须事先到现场选取路桥结构面层试样，然后带回实验室进行测试；直到目前，还没有能够直接用于现场检测路桥结构面层间抗剪强度的仪器出现。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种路桥结构层间剪切仪，其可以直接对沥青路面结构层间或桥梁、路面防水层间进行抗剪强度的检测设备，进行现场测试，有利于施工现场使用。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种路桥结构层间剪切仪，包括：

下端开口的筒形外筒1；两端开口的筒形内筒2，位于外筒1内部；

液压千斤顶9，包括底座和伸缩杆，水平放置于外筒1和内筒2之间，底座通过螺钉与内筒2的外壁相连接，伸缩杆通过螺钉与外筒1的内壁相连接；

液压泵4，至少包括压力传感器和过载保护装置，用于驱动液压千斤顶9，通过油路与液压千斤顶9相连接，压力传感器用于测量提供给液压千斤顶9的压力数值，过载保护装置用于当液压泵4提供给液压千斤顶9的压力过载时停止液压泵4为液压千斤顶9提供压力；

位移传感器6，包括壳体和指针，用于测量内筒2相对于外筒1在液压千斤顶9的伸缩杆运动方向上的位移大小，壳体固定于内筒2的筒壁上方，指针与外筒1的内壁相接触，放置方向与液压千斤顶9的伸缩杆运动方向平行；

数据存储装置8，用于分别接收位移传感器6输出的位移大小和液压泵4中的压力传感器输出的压力数值，并分别将位移大小和压力数值转换成数字信号保存，通过数据线分别与位移传感器6和液压泵4中的压力传感器相连。

所述剪切仪还包括：板压簧3，用于在剪切完成后推动内筒2使液压千斤顶9复位，位于外筒1和内筒2之间与液压千斤顶相对的一侧，并通过螺钉连接在内筒2的外壁上，簧片抵住外筒1的内壁。

所述剪切仪还包括：计算机7，用于接收数据存储装置8发送的数字信号，分析该数字信号得到剪切位移随时间变化图、压力位移随时间变化图及剪切位移与压力图，最大压力值，并计算得到路桥结构面层间抗剪强度值，通过通用数据总线(USB)接口与数据存储装置8相连接。

所述剪切仪还包括：底筒10，上端开口的筒形，直径与内筒2的内径相同，外壁与内筒2的内壁相接触，底面与外筒1的下端开口处于同一水平面上，筒壁高度小于内筒2的筒壁高度。

所述数据存储装置8为具有存储器和数据采集卡的仪器盒或带有模拟/数字(A/D)转换功能的单片机。

所述液压泵4为电动液压泵、手动液压泵或脚踏液压泵。

所述筒形的横截面为圆形、正方形或至少三边以上的多边形。

与现有技术相比，本实用新型可以直接对路桥结构面层进行现场操作，有利于道路施工现场使用；此外，本实用新型采用位移传感器来测量位移大小，测试精度高；采用液压千斤顶驱动的方式，体积小、方便携带。

附图说明

图1为本实用新型剪切仪第一实施例的结构原理示意图；

图2为本实用新型剪切仪第二实施例中底筒的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

图1为本实用新型剪切仪第一实施例的结构原理示意图，参见图1，所述剪切仪包括：

外筒1，下端开口的筒形；

内筒2，两端开口的筒形，内筒2的高度低于外筒1，内筒2的直径小于外筒1的直径，位于外筒1内部，内筒2的外壁通过液压千斤顶9与外筒1的内壁相连；

上述筒形的横截面可以为圆形、正方形或至少三边以上的多边形；

为了方便安装千斤顶9，内筒2与外筒1可以偏心布置；

液压千斤顶9，水平放置于外筒1和内筒2之间，液压千斤顶9包括底座和伸缩杆，底座通过螺钉与内筒2的外壁相连接，伸缩杆通过螺钉与外筒1的内壁相连接，伸缩杆的运动方向与内筒2的中轴线相垂直；

螺钉数目可以根据需要选定；

液压泵4，至少包括压力传感器和过载保护装置，用于驱动液压千斤顶9，通过油路与液压千斤顶9相连接，压力传感器用于测量提供给液压千斤顶9的压力数值，过载保护装置用于当液压泵4提供给液压千斤顶9的压力过载时停止液压泵4为液压千斤顶9提供压力；

这里的液压泵4可以为电动液压泵、手动液压泵或脚踏液压泵；如果液压泵4本身不包含压力传感器，可以为液压泵4另外安装一个压力传感器，关于如何为液压泵4安装一个压力传感器属于本领域技术人员的惯用技术手段，这里不再赘述；

位移传感器6，用于测量内筒2相对于外筒1在液压千斤顶9的伸缩杆运动方向上的位移大小，包括壳体和指针，壳体固定于内筒2的筒壁上方，比如利用安装支架5，指针与外筒1的内壁相接触，且其放置方向与液压千斤顶9的伸缩杆运动方向平行；

位移传感器6的壳体中具有弹簧结构，使得指针与外筒1的内壁在任何情况下都不脱离，这样能保证准确测量内筒2的位移大小。

数据存储装置8，用于分别接收位移传感器6输出的位移大小和液压泵4中的压力传感器输出的压力数值，并分别将位移大小和压力数值转换成数字信号保存，数据存储装置通过数据线分别与位移传感器6和液压泵4中的压力传感器相连，并且具有RS232和通用串行总线(USB)等多种可以与计算机通信的接口。

这里的数据存储装置8可以为具有存储器和数据采集卡的仪器盒或带有模拟/数字(A/D)转换功能的单片机。关于上述仪器盒和单片机如何采集和存储数据属于本领域技术人员的惯用技术手段，这里不再赘述。

为了能在现场进行数据分析和图表显示，本实用新型剪切仪还包括：

计算机7，用于接收数据存储装置8发送的数字信号，分析该数字信号并在显示屏上显示剪切位移随时间变化图、压力位移随时间变化图及剪切位移与压力图，最大压力值，并计算得到路桥结构面层间抗剪强度值，计算机7可以通过比如，USB接口，与数据存储装置8相连接。关于计算机如何处理接收到的数字信号是本领域技术人员的惯用技术手段，这里不再赘述。

为了测试结束后，液压千斤顶9能够自动复位，本实用新型剪切仪还包括：板压簧3，用于在剪切完成后推动内筒2使液压千斤顶9复位，位于外筒1和内筒2之间与液压千斤顶9相对的一侧，并通过螺钉连接在内筒2的外壁上，正常状态下(即剪切仪不工作的状态下)簧片抵住外筒1的内壁。

图2为本实用新型剪切仪第二实施例中底筒的结构示意图，参见图2，为了能够在路桥现场缺少取心机的情况下进行路桥结构面层间抗剪强度的测试，本实用新型还包括：底筒10，上端开口的筒形，直径与内筒2的内径相同，外壁与内筒2的内壁相接触，比如利用过度配合，底面与外筒1下端开口处于同一水平面上，筒壁高度小于内筒2的筒壁高度，可以为零值；

为了简便起见，在路桥现场缺少取心机的情况下，可以将两端开口的内筒2直接替换成上端开口的内筒2，底面与外筒1下端开口处于同一水平面上，同样可以完成第二实施例中对路桥结构面层间抗剪强度的测试。

上述筒形的横截面可以为圆形、正方形或至少三边以上的多边形。

本实用新型剪切仪第一实施例的工作原理如下：

例如，当外筒1为外径200毫米的圆筒形，内筒2为内径100毫米的圆筒形时，首先，用取心机在被检测路桥表面上钻出外径200毫米和内径100毫米的两个圆，挖出两圆之间的环状部分，内径100毫米部分即为试样，试样的高度大于液压千斤顶9的伸缩杆到路桥结构基层表面的距离；将剪切仪放置在试样上，使得内筒2的内壁包裹住100毫米的试样，外筒1的外壁接触外径200毫米孔的内壁，外筒1的下端开口接触路桥结构基层表面。然后，启动电动液压泵4，驱动液压千斤顶9推动包裹着试样的内筒2沿液压千斤顶9的伸缩杆运动方向对试样进行剪切，同时位移传感器6和电动液压泵4的压力传感器分别测量内筒2相对于外筒1在液压千斤顶9的伸缩杆运动方向上的位移大小和提供给液压千斤顶9的压力数值并输出给带有存储器和数据采集卡的仪器盒8保存；液压千斤顶9产生的推力不断增加，直至将试样底层与路桥结构基层错开，当液压千斤顶9达到自身的最大量程，比如10毫米，时停止运动；当电动液压泵4提供的压力达到自保护设定值时，比如2兆帕，则电动液压泵4中的过载保护装置停止电动液压泵4给液压千斤顶9提供压力；这时板压簧3推动内筒2，使千斤顶9复位。计算机7对从带有存储器和数据采集卡的仪器盒8接收的数字信号进行分析并实时显示剪切位移随时间变化图、压力位移随时间变化图及剪切位移与压力变化图、最大压力值，并计算得到路桥结构面层间抗剪强度值。

本实用新型剪切仪第二实施例的工作原理如下：

例如，当内筒2为内径100毫米的圆筒形，底筒10为直径100毫米的圆筒形时，首先，在被检测路桥表面上选取直径100毫米的试样；将剪切仪放置在试样上，使得底筒10的底面与试样的上表面粘接在一起，比如使用环氧树脂，外筒1被固定在该路桥表面上，比如，使用人力、固定机械或其他方式。然后，启动电动液压泵4，驱动液压千斤顶9推动包裹着试样的内筒2沿液压千斤顶9的伸缩杆运动方向对试样进行剪切，同时位移传感器6和电动液压泵4的压力传感器分别测量内筒2相对于外筒1在液压千斤顶9的伸缩杆运动方向上的位移大小和提供给液压千斤顶9的压力数值并输出给带有存储器和数据采集卡的仪器盒8保存；液压千斤顶9产生的推力不断增加，直至将试样底层与路桥结构基层错开，当液压千斤顶9达到自身的最大量程，比如10毫米，时停止运动；当电动液压泵4提供的压力达到自保护设定值时，比如2兆帕，则电动液压泵4中的过载保护装置停止电动液压泵4给液压千斤顶9提供压力；这时板压簧3推动内筒2，使千斤顶9复位。计算机7对从带有存储器和数据采集卡的仪器盒8接收的数字信号进行分析并实时显示剪切位移随时间变化图、压力位移随时间变化图及剪切位移与压力变化图、最大压力值，并计算得到路桥结构面层间抗剪强度值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种路桥结构层间剪切仪，其特征在于，包括：

下端开口的筒形外筒(1)；两端开口的筒形内筒(2)，位于外筒(1)内部；

液压千斤顶(9)，包括底座和伸缩杆，水平放置于外筒(1)和内筒(2)之间，底座通过螺钉与内筒(2)的外壁相连接，伸缩杆通过螺钉与外筒(1)的内壁相连接；

液压泵(4)，至少包括压力传感器和过载保护装置，用于驱动液压千斤顶(9)，通过油路与液压千斤顶(9)相连接，压力传感器用于测量提供给液压千斤顶(9)的压力数值，过载保护装置用于当液压泵(4)提供给液压千斤顶(9)的压力过载时停止液压泵(4)为液压千斤顶(9)提供压力；

位移传感器(6)，包括壳体和指针，用于测量内筒(2)相对于外筒(1)在液压千斤顶(9)的伸缩杆运动方向上的位移大小，壳体固定于内筒(2)的筒壁上方，指针与外筒(1)的内壁相接触，放置方向与液压千斤顶(9)的伸缩杆运动方向平行；

数据存储装置(8)，用于分别接收位移传感器(6)输出的位移大小和液压泵(4)中的压力传感器输出的压力数值，并分别将位移大小和压力数值转换成数字信号保存，通过数据线分别与位移传感器(6)和液压泵(4)中的压力传感器相连。

2.根据权利要求1所述的剪切仪，其特征在于，所述剪切仪还包括：板压簧(3)，用于在剪切完成后推动内筒(2)使液压千斤顶(9)复位，位于外筒(1)和内筒(2)之间与液压千斤顶相对的一侧，并通过螺钉连接在内筒(2)的外壁上，簧片抵住外筒(1)的内壁。

3.根据权利要求1所述的剪切仪，其特征在于，所述剪切仪还包括：计算机(7)，用于接收数据存储装置(8)发送的数字信号，分析该数字信号得到剪切位移随时间变化图、压力位移随时间变化图及剪切位移与压力图，最大压力值，并计算得到路桥结构面层间抗剪强度值，通过通用数据总线USB接口与数据存储装置(8)相连接。

4，根据权利要求1所述的剪切仪，其特征在于，所述剪切仪还包括：底筒(10)，上端开口的筒形，直径与内筒(2)的内径相同，外壁与内筒(2)的内壁相接触，底面与外筒(1)的下端开口处于同一水平面上，筒壁高度小于内筒(2)的筒壁高度。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的剪切仪，其特征在于，所述数据存储装置(8)为具有存储器和数据采集卡的仪器盒或带有模拟/数字A/D转换功能的单片机。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的剪切仪，其特征在于，所述液压泵(4)为电动液压泵、手动液压泵或脚踏液压泵。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的剪切仪，其特征在于，所述筒形的横截面为圆形、正方形或至少三边以上的多边形。

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