桥梁盆式橡胶支座试验

【摘 要】对盆式橡胶支座的竖向变形试验方法、荷载与变形的曲线关系、残余变形测试以及试验加载速率等进行了试验研究,通过对大量试验结果的分析,对盆式橡胶支座的试验提出了一些意见和建议,以期提高盆式橡胶支座检测的准确性.盆式橡胶支座是新时怎么发表展较快的一种新型桥梁支座,以其诸多的优点广泛应用于公路、铁路桥梁建设中.本文结合笔者多年室内试验经验,分析了桥梁盆式橡胶支座的实验过程,通过总结和探讨大量的试验结果,提出了一些个人的见解,供类似研究参考.

【关 键 词】桥梁；橡胶支座；试验分析；竖向变形

随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,对橡胶支座的要求也越来越高.传统的板式橡胶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.盆式橡胶支座作为一种新型的桥梁支座,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.但盆式橡胶支座的发展应用仍处于起步阶段,有必要加强桥梁盆式橡胶支座的试验分析.根据相关规定,盆式橡胶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胶支座的试验过程,希望对往后的研究工作有所帮助.

1.竖向压缩的试验方法

行标要求加载试验前需对试验支座预压三次,试验时检验荷载以10个相等的增量加载,然后逐级加载至检验荷载后,卸载至初始压力,此时一个加载程序完毕,一块支座需往复加载三次,按照这样的规定,一块支座需要3h～4h,耗时长.笔者通过对大量支座的三次加载竖向压缩值进行分析,由于橡胶块弹粘性体的特性,发现三次的竖向压缩值基本接近,有呈逐渐变小趋势,且三次的平均值与采用第一次结果计算的竖向变形相差在0.1%以内,结果完全可以满足要求.因此,三次加载完全可以减少为加载一次,用一次的结果来代替三年次的平均值.三次的结果及趋势如表1,图1所示.

表1盆式橡胶支座竖向压缩变形三次结果比较

图1竖向变形三次结果趋势图

2.荷载——变形曲线的关系

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,盆式橡胶支座荷载）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.残余变形

盆式橡胶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

由于盆式支座加载前需预压三次,后按程序分级加载到检验荷载后,卸载至初始压力,测定残余变形,一个支座需往复加载三次.盆式支座的残余变形主要由其中橡胶板的蠕变产生,残余变形由于预压次数的增加,变形值逐渐变小直至趋于稳定.因此,预压和加载的次数对残余变形值有较大的影响.不同加载次数时的残余变形值如表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

由于残余变形要加载三次,而行标中对于残余变形的取值未作明确规定,一些单位的做法是取三年次的最大值,然而按照残余变形的定义以及现场盆式支座长期受压的实际特性,笔者认为取三次残余变形之和更为合理.在实际工作中,三次残余变形值之和超过总变形量5%的比例还是比较多的.

3.3对于残余变形超过总变形量5%的情况

行标中规定,如残余变形超过总变形量的5%,则重复试验,若残余变形不消失或有增长趋势,则认为该支座不合格,笔者根据大量试验结果认为,由于橡胶体的残余变形值需要随着试验次数的增加,逐渐趋小直至稳定,而达到稳定的加载次数一般需要六次左右,因此如果前三年次的残余变形超过总变形量5%,则第四次试验一般仍然存在残余变形,仍为不合格,无需再进行试验.残余变形随着试验次数增加的发展趋势如表4所示.

表4不同加载次数时的残余变形mm

3.4检验荷载

行标中要求在竖向设计荷载作用下,支座残余变形不得超过总变形量的5%,而行标残余变形的检验荷载却是支座设计承载力的1.5倍,并不是在设计荷载情况下的残余变形值.由于橡胶高聚物属于粘弹性体,粘性流动,也就是说不可恢复变形与应力、时间成正比,与橡胶的本体粘度成反比,因此由于检验荷载的取值不同,所测得的残余变形也不尽相同,行标中用1.5倍设计荷载情况下的残余变形代替设计荷载下的残余变形是不准确的.

4.试验的加载速率

由于橡胶体属于高聚物,高聚物的力学性能与温度和力的作用速率有关,而行标中用正常形变速率下测试数据代替现场受梁板瞬间持久力作用的场合下,对于检测数据的准确性还值得研究.

5.结语

桥梁盆式橡胶支座具有承载力高、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.加强桥梁盆式橡胶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,同时提高盆式橡胶支座检测准确性,为控制和保证我国桥梁支座的产品质量提高保障.