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桥梁盆式橡膠支座试验分析

作者:hengke來源:时间:2018-06-09 08:04訪問量:30
描述:桥梁盆式橡膠支座具有承载力高、耐磨性强、抗震减震效果好的特点,是我国桥梁建设中优先选择的支座,对促进我国的桥梁建设具有重要意义。加强桥梁盆式橡膠支座试验过程的研究力度,能够进一步完善支座的检测技术和检测方法,同时提高盆式橡膠支座检测准确性,为控制和保证我国橋梁支座的产品质量提高保障。
桥梁盆式橡膠支座

桥梁盆式橡膠支座

着我国城市基础设施建设步伐的加快,大跨径桥梁工程数量日益增加,对橡膠支座的要求也越来越高。传统的板式橡膠支座由于具有一定的缺陷性,已无法满足当前桥梁建设的需要。盆式橡膠支座作为一种新型的橋梁支座,具有结构合理、承载力大、转动灵活、制造方便、造价低和缓冲性能好等优点,是一种适宜于大跨度桥梁使用的较理想的支座,目前在城市桥梁建设中得到广泛的应用。但盆式橡膠支座的发展应用仍处于起步阶段,有必要加强桥梁盆式橡膠支座的试验分析。根据相关规定,盆式橡膠支座的试验内容应包括:荷载作用下的支座竖向压缩变形、盆环径向变形、残余变形和试验摩阻系数的测定。本文通过分析桥梁盆式橡膠支座的试验过程,希望对往后的研究工作有所帮助。 

1.桥梁盆式橡膠支座豎向壓縮的試驗方法 

 行標要求加載試驗前需對試驗支座預壓三次,試驗時檢驗荷載以10個相等的增量加載,然後逐級加載至檢驗荷載後,卸載至初始壓力,此時一個加載程序完畢,一塊支座需往複加載三次,按照這樣的規定,一塊支座需要3h~4h,耗時長。筆者通過對大量支座的三次加載豎向壓縮值進行分析,由于橡膠塊彈粘性體的特性,發現三次的豎向壓縮值基本接近,有呈逐漸變小趨勢,且三次的平均值與采用第一次結果計算的豎向變形相差在0.1%以內,結果完全可以滿足要求。因此,三次加載完全可以減少爲加載一次,用一次的結果來代替三年次的平均值。三次的結果及趨勢如表1,圖1所示。 

  2.荷載——變形曲線的關系 

  行标要求,实测荷载)竖向压缩变形曲线或荷载)盆环径向变形曲线应成线性关系,如成非线性关系,则该支座为不合格,因此属于线性粘弹性体,而其中对线性关系的相关系数则没有进行明确的规定,实际工作中较难把握。从大量试验来看,盆式橡膠支座荷载)变形曲线相关性较强,一般在0.980左右,因此应当对线性关系的相关系数进行明确,可以定为相关系数不小于0.95,以便于检测控制。支座竖向压缩变形相关性如表2所示。 

  表2 盆式支座竖向压缩变形线性相关性 

  3.殘余變形 

  盆式橡膠支座的残余变形主要由其中橡胶板的粘弹行为产生,在一定温度和应力作用下,橡胶发生蠕变,在外力除去后,除去普弹性和高弹性部分,由于橡胶的粘性流动从而留下不可恢复的永久变形。残余变形的试验存在如下问题值得探讨。 

  3.1 加载次数对残余变形的影响 

  由于盆式支座加載前需預壓三次,後按程序分級加載到檢驗荷載後,卸載至初始壓力,測定殘余變形,一個支座需往複加載三次。盆式支座的殘余變形主要由其中橡膠板的蠕變産生,殘余變形由于預壓次數的增加,變形值逐漸變小直至趨于穩定。因此,預壓和加載的次數對殘余變形值有較大的影響。不同加載次數時的殘余變形值如表3所示。 

  表3 不同加载次数时的残余变形 % 

  3.2 残余变形的取值 

  由于殘余變形要加載三次,而行標中對于殘余變形的取值未作明確規定,一些單位的做法是取三年次的最大值,然而按照殘余變形的定義以及現場盆式支座長期受壓的實際特性,筆者認爲取三次殘余變形之和更爲合理。在實際工作中,三次殘余變形值之和超過總變形量5%的比例還是比較多的。 

  3.3 对于残余变形超过总变形量5%的情况 

  行標中規定,如殘余變形超過總變形量的5%,則重複試驗,若殘余變形不消失或有增長趨勢,則認爲該支座不合格,筆者根據大量試驗結果認爲,由于橡膠體的殘余變形值需要隨著試驗次數的增加,逐漸趨小直至穩定,而達到穩定的加載次數一般需要六次左右,因此如果前三年次的殘余變形超過總變形量5%,則第四次試驗一般仍然存在殘余變形,仍爲不合格,無需再進行試驗。殘余變形隨著試驗次數增加的發展趨勢如表4所示。 

  表4 不同加载次数时的残余变形 mm 

  3.4 检验荷载 

  行標中要求在豎向設計荷載作用下,支座殘余變形不得超過總變形量的5%,而行標殘余變形的檢驗荷載卻是支座設計承載力的1.5倍,並不是在設計荷載情況下的殘余變形值。由于橡膠高聚物屬于粘彈性體,粘性流動,也就是說不可恢複變形與應力、時間成正比,與橡膠的本體粘度成反比,因此由于檢驗荷載的取值不同,所測得的殘余變形也不盡相同,行標中用1.5倍設計荷載情況下的殘余變形代替設計荷載下的殘余變形是不准確的。 

  4.試驗的加載速率 

  由于橡膠體屬于高聚物,高聚物的力學性能與溫度和力的作用速率有關,而行標中用正常形變速率下測試數據代替現場受梁板瞬間持久力作用的場合下,對于檢測數據的准確性還值得研究。 

  5.結語 

  桥梁盆式橡膠支座具有承载力高、耐磨性强、抗震减震效果好的特点,是我国桥梁建设中优先选择的支座,对促进我国的桥梁建设具有重要意义。加强桥梁盆式橡膠支座试验过程的研究力度,能够进一步完善支座的检测技术和检测方法,同时提高盆式橡膠支座检测准确性,为控制和保证我国橋梁支座的产品质量提高保障。 

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