板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗分析

1、板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗分析1. 概述近年來我國交通事業(yè)發(fā)展迅速，橋梁作為我國重要社會基礎設施的地位愈顯突出，在國民經(jīng)濟和居民日常生活中發(fā)揮著重要作用。橋梁支座是橋粱結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全，其中板式橡膠支座由于其具有構(gòu)造簡單、性能可靠、安裝更換方便、造價低等優(yōu)點，被廣泛應用于公路、城市橋梁建設中。橋梁支座的作用，一方面是將上部結(jié)構(gòu)的作用力傳遞給橋墩；另一方面則應適應梁體因溫度、混凝土的收縮徐變及荷載作用下引起的水平位移和撓曲引起的梁體轉(zhuǎn)動。橡膠支座能很好地滿足這方面的要求，因此得到普遍推廣。2. 設計問題板式橡膠支座是由橡膠層和鋼板層疊加在一起構(gòu)成的，其設計應

2、符合JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中8.4要求。支座使用階段平均壓應力限值為10MPa，常溫下支座的剪變模量為1.0MPa。橡膠支座的彈性模量和形狀系數(shù)按下式計算：彈性模量 E=5.4GS2 矩形支座 S= lalb/2te(la+lb) 圓形支座 S=d0/4te 支座的形狀系數(shù)取5S12使用。形狀系數(shù)S的定義為：S=有效承壓面積÷單層橡膠側(cè)表面積。板式支座的分類、技術要求、試驗方法、及檢驗規(guī)則同時要滿足行業(yè)標準JT/T 4-2004公路橋梁板式橡膠支座中要求同時行業(yè)JT/T 663-2006公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列作為前者的補充配套其使用。J

3、T/T 4-2004公路橋梁板式橡膠支座4.6節(jié)支座內(nèi)在質(zhì)量描述道：表1 支座剖面要求名稱解剖檢驗標準鋸開后膠層厚度膠層厚度應均勻，t1為5mm或8mm時，其偏差為±0.4mm；為11mm時，其偏差不得大于±0.7mm；為15mm時，其偏差不得大于±1.0mm可見支座的中間膠層厚度應分別為5mm、8mm、11mm及15mm。同時JT/T 663-2006公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列所給出的參數(shù)中，中間膠層也是這幾個數(shù)據(jù)，只是做了詳細的劃分，橡膠支座邊長或直徑為100mml(d0)200mm時，中間膠層厚度為5mm，鋼板厚度為2mm，支座邊長或直徑為250mml(d

4、0)350mm時，中間膠層厚度為8mm，鋼板厚度為3mm，支座邊長或直徑為400mml(d0)450mm時，中間膠層厚度為11mm，鋼板厚度為4mm，支座邊長或直徑為500mml(d0)650mm時，中間膠層厚度為15mm，鋼板厚度為5mm，支座邊長或直徑為700mml(d0)800mm時，中間膠層厚度為18mm，鋼板厚度為5mm。而這些數(shù)據(jù)正是影響支座形狀系數(shù)，進而影響支座彈性模量。常用支座的參數(shù)及計算結(jié)果統(tǒng)計如下表1： 表2 常用支座參數(shù)及計算結(jié)果規(guī)格尺寸mm鋼板厚度/mm鋼板層數(shù)橡膠層厚度/mm橡膠層層數(shù)形狀系數(shù)抗壓彈性模量/MPa150×2824537.00265200

5、15;3525549.50487250×5235847.50304300×6336859.06443350×74378610.62610400×84461158.86424通過表上數(shù)據(jù)可以看出，在支座直徑不同，內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)相同的情況下，形狀系數(shù)和抗壓彈性模量有很大的差別。根據(jù)JT/T 4-2004公路橋梁板式橡膠支座附錄所給出實測彈性模量計算公式，實測彈性模量為應力差和相對應變差的比值。應力差是個定值6MPa，因此在膠層總厚度相同時，不同直徑的支座在同應力下應變有很大的差別。我們通過大量的試驗得出一種規(guī)律， JT/T 663-2006公路橋梁板式橡膠支座

6、規(guī)格系列的天然膠支座實測抗壓彈性模量普遍在300MPa 500MPa之間，數(shù)根據(jù)JT/T 4-2004公路橋梁板式橡膠支座4.1表1要求，實測抗壓彈性模量E1=E±20%E，形狀系數(shù)大的支座普遍為負值，直徑350mm的支座尤為明顯，其值基本都為負值，且多在E1=E-20%E的界線上。3. 一級精度儀器，最小刻度是量程的1%。根據(jù)行業(yè)標準JT/T 4-2004規(guī)定，適用范圍為0.4%90%，我們所用的儀器是10000kN電液伺服壓剪系統(tǒng)，則其使用范圍就是40kN9000kN，根據(jù)標準要求，一塊極限和抗壓彈模 圖1 10000kN電液伺服壓剪系統(tǒng)都能做的板式支座，只有60kN1200kN

7、是參與抗壓彈性模量的精確計算的。而1200kN以上我們只能在極限抗壓中用到，其精確度不需彈膜那么高，應力只要大于70MPa即可。據(jù)檢定知，10000kN電液伺服壓剪系統(tǒng)1000kN以內(nèi)準確性較差，又根據(jù)檢定規(guī)程JJG 391-2009 力傳感器.5規(guī)定，檢定點要均勻分布，一般不少于5個點，推薦使用8個點（10%，20%，30%，40%，50%，60%，80%，100%），而我們采用的是10點（10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%）也是我們儀器軟件中最大檢定計入點數(shù)。據(jù)近幾年的檢定數(shù)據(jù)觀察分析，我們的儀器在1000kN10000kN范圍內(nèi)準確值在5以內(nèi)，而在1000kN以內(nèi)的比較中，最大的誤差在30%。因10000kN電液伺服壓剪系統(tǒng)體型較大，橫梁絲桿螺紋較粗，且未安裝橫梁抱死裝置，從而增加了實測抗壓彈性模量的誤差，支座越小越明顯。圖2 200mm×35mm支座應力應變實測曲線圖3 400mm×84mm支座應力應變實測曲線結(jié)論：設計方面，板式橡膠支座的應按照JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范中8.4要求，S取值為5S12范圍，結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)實際橋