板式橡膠支座的檢測

劉 詩 瑗

(山西路橋第一有限責任公司，山西 太原 030006)

板式橡膠支座的檢測

劉 詩 瑗

(山西路橋第一有限責任公司，山西 太原 030006)

介紹了板式橡膠支座的結構及適用范圍，重點對其各項性能指標的檢測方法及檢測過程中的質量控制方法進行了論述，指出支座作為連接橋梁上部結構和下部結構的重要構件，必須嚴格控制支座的質量及性能。

板式橡膠支座，檢測，試驗，質量

在20世紀60年代，我國的公路鐵路橋梁上常不設支座或僅設置鋼支座，隨著橋梁建設事業的發展，各種橋式大跨徑橋梁不斷涌現，因而對橋梁支座的承載能力，對支座的位移和轉角能力的要求不斷提高，從而促進了橋梁支座的發展。20世紀60年代以來，我國先后在橋梁推廣應用了板式橡膠支座、盆式橡膠支座和球式橡膠支座等新型支座，并取得了良好的經濟技術效益，與此同時，結合工程需要開發了高度可調的板式橡膠支座，水平盆式橡膠支座，抗震型盆式橡膠固定支座，盆式橡膠測力支座及承載力達15 000 t的巨型支座等，所以橡膠支座的檢測也變得很重要。本文主要對板式橡膠支座的檢測進行了論述。

1 板式橡膠支座的結構與構造及適用范圍

1.1 普通板式橡膠支座

1)普通板式橡膠支座的結構與構造。板式橡膠支座通常由多層橡膠與薄鋼板鑲嵌粘合，硫化而成，支座在豎直荷載作用下，嵌入橡膠板之間的鋼板，而支座的水平位移僅與支座橡膠的凈厚有關，為防止薄鋼板的銹蝕，在板式橡膠支座的上、下面及四周均有橡膠保護層，板式橡膠支座具有構造簡單，安全方便，節省鋼材，價格低廉，養護簡單，易于更換等特點。板式橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受豎直荷載且能將上部結構的壓力可靠地傳遞給墩臺，有良好的彈性以適應梁端的轉動，有較大的剪切變形以滿足上部結構的水平位移，有良好的防震作用，可減少動載對橋跨結構與墩臺的沖擊作用。

2)普通板式橡膠支座的適用范圍。板式橡膠支座適用于中小跨徑的公路，城市和鐵路橋梁，我國公路橋梁設計規范規定，標準跨徑20 m以內的梁和板橋，一般可采用板式橡膠支座，但在實際應用中往往超越上列跨徑界限，只有嚴格按設計原則考慮，均能取得滿意結果。

圓形板式橡膠支座主要適用于圓形墩柱的立交橋和其他同樣橋墩型式的橋梁。

氯丁橡膠支座，在-25 ℃～60 ℃溫度下適用。

天然橡膠支座，在-35 ℃～60 ℃溫度下適用。

三元乙丙橡膠支座，在-40 ℃～60 ℃溫度下適用。

3)支座的外形尺寸、外觀質量、解剖檢測。支座外形尺寸應用鋼直尺量測，厚度應用游標卡尺或量規量測，對矩形支座除應用在四邊上量測長短邊尺寸外，還應量測平面與側面對角尺寸，厚度應在四邊中心及對角線中心處量測；對圓形支座其直徑、厚度應至少量測四次，測點應垂直交叉，并量測圓心處厚度，外形尺寸和厚度取其實測值的平均值。當施工單位或其他單位送來檢測時，這是檢測支座合格的第一步。

某單位送來了兩種型號的板式支座GYZ 250×25，GYZ 300×54(公路橋梁圓形橡膠支座直徑為300 mm，厚為54 mm)，每個型號的支座按規定送檢六塊(一般要求單位送六塊橡膠支座，以便做各個力學性能試驗時不用重復使用，保證數據的準確性，也有的單位為了減少造價，只送了三塊橡膠支座，在來回使用后，該支座的某項力學性能的強度可能就達不到要求的強度)，首先我們按規定進行了量測，對支座的尺寸、外觀質量進行了逐塊檢查，發現型號為GYZ 250×25的支座上有氣泡，但氣泡的面積沒有超過規范中所規定的：氣泡、雜質總面積不得超過支座面積的0.1%，且每一處氣泡面積不能大于50 mm2，最大深度不超過2 mm的要求，所以我們便對支座進行了下一步的檢測。

當各項指標檢測完畢后，我們對支座進行了解剖，用切割機對準支座的一個角切，然后量測，中間層膠片厚度為11 mm，單層鋼板3 mm，共有5層，總厚度15 mm，橡膠層總厚度為49 mm。各項指標合格。

1.2 四氟滑板橡膠支座

四氟滑板橡膠支座的適用范圍：聚四乙烯滑板式橡膠支座能滿足支座反力為90 kN～3 600 kN，但水平位移較大的橋梁需要，這種支座不僅適用于較大跨徑的簡支梁橋，而且適用于橋面連續的橋梁和連續橋梁等。

2 板式橡膠支座的力學性能檢測方法

2.1 抗壓彈性模量試驗

壓縮試驗設備圖見圖1。

1)試驗步驟：首先將試樣放在試驗機的承載板上，對準中心，慢慢施加壓力，加載至壓應力1.0 MPa，穩壓后，調整承載板四角平行放置的位移傳感器，然后開始預壓。

首先將壓應力以0.03 MPa/s～0.04 MPa/s速率連續地增至平均壓應力σ=10 MPa 保持2 min左右，然后均勻的將壓應力連續卸載到1.0 MPa。保持5 min左右，記錄數據，繪制應力應變圖。這樣進行三次后，進行正式加載：每一次加載循環從1.0 MPa開始，勻速加載到4 MPa。保持2 min后，記錄支座變形值，然后以同樣速度以每2 MPa為一項逐級加荷，每一級都保持2 min左右，記錄支座變形數據到平均壓應力10 MPa，然后勻速卸載到壓應力是1.0 MPa，加載過程應連續進行三次。

以位移傳感器測得的變化值的平均值，作為各級荷載下的累計豎向壓縮變形Δc，按試樣橡膠層的總厚度te,求出在各級試驗荷載作用下試樣的累計壓縮應變εi=Δei/te。

2)試樣實測抗壓彈性模量應按公式計算為：

其中，E1為試樣實測的抗壓彈性模量計算值，精確至1MPa；σ4，ε4分別為第4MPa級試驗荷載作用下的壓應力和累計壓縮應變值；σ10，ε10分別為第10MPa級試驗荷載作用下的壓應力和累計壓縮應變值。

3)結果：通過對支座進行了抗壓彈性模量的檢測，了解到每一塊支座試樣的抗壓彈性模量是進行了三次加荷過程所得出的三個實測結果的算術平均值，如果其中一次得的結果和算術平均值之間的偏差大于3%，須重新試驗一次，如果仍超過3%，則判定支座試樣不合格，需重新送試樣進行檢測。

2.2 抗老化試驗

首先將支座試樣放入溫度是70 ℃±2 ℃的老化箱內，待72h后取出，然后將試樣在標準溫度23 ℃±5 ℃下停放48h，再將支座試樣放在試驗機的承載板上，壓應力勻速地增至平均壓應力σ，調整試驗機的剪切試驗機構，使水平油缸，負荷傳感器的軸線和中間鋼拉板的對稱軸重合。然后預加水平力，將應力連續施加水平剪力至剪應力τ=1.0MPa，保持5min后以連續均勻的速度卸載到剪應力為0.1MPa，持荷5min，記錄數據，這樣預載三次。接下來就正式加載了，每一加載循環自4MPa。每一加載循環自τ=1.0MPa開始，每級剪應力增加0.1MPa，持荷1min，采集支座變形數據，至τ=1.0MPa為止，繪制的應力應變圖應呈線性關系，然后以連續均勻的速度卸載至剪應力為0.1MPa，10min后進行下一加荷循環，加載過程應連續進行三次。

結果：試樣的抗老化試驗結果為三次試驗結果的算術平均值。

2.3 摩擦系數試驗

摩擦系數試驗設備圖見圖2。

1)步驟:將四氟滑板支座與不銹鋼板試樣按規定擺放，對準試驗機承載板中心位置。

首先將壓應力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率勻速地增至平均壓應力σ，預壓時間為1h。然后再以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率勻速施加水平力，直到不銹鋼板與四氟滑板試樣接觸面間發生滑動為止，記錄此時的水平剪應力作為初始值，試驗過程應進行三次。

2)摩擦系數按下列公式計算:

其中，μf為四氟滑板與不銹鋼板表面的摩擦系數，精確至0.01；τ為接觸面發生滑動時的水平剪應力，MPa；σ為支座的平均壓應力，MPa；H為支座承受的最大水平力，kN；R為支座最大承壓力，kN；A0為支座有效承壓面積，mm2。

3)結果：試樣的摩擦系數為三次試驗結果的算術平均值。

3 橡膠支座試驗檢測中遇到的問題及其注意事項

有時候支座數據不準確，不全是支座本身的問題，可能是試樣放置位置的問題，也可能是傳感器安置的問題和人員操作及儀器誤差的原因而造成的。

1)由于人為原因造成試驗數據不準確。在對衡水光明公司送來的GYZ250×25mm的支座檢測時，首先檢測了抗壓彈性模量，在試驗機的承載板上抹上少量滑石粉，將支座放入試驗機，安裝兩個位移傳感器(百分表)，然后開始試驗，按規范預壓三次，然后加載，加載前先將百分表調零，以2MPa為一級逐級加載，為一循環，每級持荷2min后繼續加載，待完成一個循環后，發現一邊的數據明顯小于另一邊的數值，數據出現偏差。分析可能出現的原因后開始逐項檢查，結果發現原來是支座沒有放置在中心位置，所以導致受力不一樣，結果也就發生了變化，所以在每次放置試樣時要檢查試樣是否放置到位。

2)由于加荷速度控制不當造成的試驗數據不準確。試驗時試驗機的加荷速率完全影響試驗數值，速度越快得到的數值就過大，所以一定要連續均勻加載，同支座有個從輕到重的接受過程。

4 結語

支座作為連接橋梁上部結構和下部結構的重要構件，承擔著將上部結構承受的各種荷載給墩臺，并能適應上部結構由于荷載、溫度變化、混凝土收縮等產生的變形，使上部結構的實際受力情況符合設計要求的作用。所以支座的質量檢測尤為重要，必須通過嚴謹的檢測，嚴格控制支座的質量及性能，從而提高橋梁的使用壽命。

[1] 劉自明.橋梁工程養護與維修手冊[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 馮郁芬，郭臨義.橋梁附屬結構與制作[M].北京：人民交通出版社，1999.

[3] JT/T 4-2004，板式橡膠支座[S].

[4] 王建華，孫勝江.橋涵工程試驗檢測技術[M].北京：人民交通出版社，2004.

Detection of laminated rubber bearing

LIU Shi-yuan

(ShanxiHighway&Bridge1stEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The thesis introduces the structure and application scope of laminated rubber bearing, mainly discusses quality control methods of the detection methods and detection process of various performance index, and finally points out that: as the significant part of connecting bridge upper structure to lower structure, the bearing quality and performance must be strictly controlled.

laminated rubber bearing, detection, test, quality

1009-6825(2014)11-0211-02

2014-02-02

劉詩瑗(1988- )，女，助理工程師

U443.361

A