公路桥梁板式橡胶支座抗剪弹性模量检测-ag真人平台

公路桥梁板式橡胶支座抗剪弹性模量检测技术

板式橡胶支座作为公路桥梁结构中传递荷载与适应变形的关键部件，其力学性能直接影响桥梁的安全性与耐久性。抗剪弹性模量是评价支座在水平荷载作用下变形性能的核心参数，反映了支座抵抗剪切变形的能力。该参数的准确检测对于确保支座在设计荷载下正常工作至关重要。

1. 检测项目与方法原理

抗剪弹性模量检测主要通过剪切试验进行，核心是测定特定压应力下，支座试件在剪切力作用下产生的剪切角正切值与剪切应力之间的关系。

1.1 检测方法
主要采用实验室单剪试验法。

1.2 检测原理
将支座试件置于上下承载板之间，首先施加竖向恒载至指定的平均压应力σ（通常为10 mpa），模拟支座在桥梁结构中的实际受压状态。待变形稳定后，在保持竖向荷载不变的情况下，对支座试件施加水平剪力，使其产生剪切变形。

通过测量不同水平荷载τ（或剪应力）下对应的剪切位移δs，计算出剪切应变γ = δs / te，其中te为支座试件内部橡胶层总厚度。

抗剪弹性模量g按以下公式计算：
g = τ / γ
式中：
g — 抗剪弹性模量（mpa）；
τ — 施加的剪应力（mpa）；
γ — 测得的剪切应变。

试验时，通常进行三次连续加载-卸载循环。正式计算时，取第三循环的荷载-位移曲线，在剪应力τ = 0.3τ_max、τ = 0.5τ_max和τ = 0.7τ_max（τ_max为大试验剪应力，通常对应剪切应变γ=100%或150%）三点处，根据其剪应力和剪切应变值，按上述公式计算g值，并取其算术平均值作为该试件的抗剪弹性模量实测值。

2. 检测范围与应用需求

抗剪弹性模量检测覆盖了板式橡胶支座从原材料验证到工程验收的全过程。

• 原材料与生产过程控制：橡胶材料配方、硫化工艺参数的变化会显著影响支座的剪切性能。定期抽检是确保产品质量稳定性的必要手段。

• 型式检验与出厂检验：对于新产品定型或现有产品批量生产，抗剪弹性模量是强制性检验项目，用以验证产品是否符合设计图纸与标准要求。

• 工程现场抽样验收：桥梁工程中，对进场支座按批次进行抽样检测，是防止不合格产品用于实体工程的关键环节。

• 在役支座性能评估：对于已运营多年的桥梁，可通过从桥上取下的旧支座进行抗剪弹性模量测试，评估其性能劣化程度，为桥梁维修加固提供依据。

• 科学研究与新产品开发：在研发新型支座（如高阻尼橡胶支座）或研究不同因素（如老化、低温）对支座性能影响时，该检测是核心的评估方法。

3. 检测标准与规范

国内外标准对板式橡胶支座的抗剪弹性模量检测均有明确规定。

• 中国标准与行业标准：

  • gb/t 20688.1《橡胶支座 第1部分：隔震橡胶支座试验方法》：提供了橡胶支座力学性能测试的基础方法，对抗剪试验有详细描述。

  • jt/t 4《公路桥梁板式橡胶支座》：作为我国公路桥梁支座的行业产品标准，明确规定了板式橡胶支座的抗剪弹性模量技术要求（通常为1.0 mpa）和试验方法，是工程检测中直接依据的标准。

  • jtg/t j21-01《公路桥梁荷载试验规程》：在桥梁荷载试验的关联内容中，也涉及对支座工作状态的评估。

• 与国外标准：

  • iso 22762-1《elastomeric seismic-protection isolators - part 1: test methods》：标准化组织关于隔震支座试验方法的标准，其剪切试验方法具有参考价值。

  • aashto lrfd bridge design specifications (u.s.)：美国州公路与运输官员协会的桥梁设计规范，对支座的力学性能提出了要求。

  • en 1337-3《structural bearings - part 3: elastomeric bearings》：欧洲标准关于弹性支座的部分，包含了详细的测试规定。

检测工作必须严格遵循项目合同或设计文件中指定的新有效版本标准。

4. 检测仪器与设备功能

抗剪弹性模量检测需在专用的支座压剪试验机上进行，该系统是集成了机械加载、测量与控制于一体的复杂设备。

• 主机框架：采用高刚度门式或四柱式结构，提供反力支撑，确保试验过程中机架变形极小，不影响测量精度。

• 竖向加载系统：

  • 液压伺服作动器：用于施加和保持恒定的竖向荷载。

  • 力传感器：实时精确测量施加的竖向力。

• 水平加载系统：

  • 液压伺服作动器：安装在主机横梁或活动横梁上，用于对支座试件施加水平往复荷载。

  • 力传感器：串联于水平作动器端部，精确测量施加的水平力。

• 测量系统：

  • 位移传感器（lvdt或光电编码器）：用于精确测量支座的竖向压缩变形和水平剪切位移。测量水平位移的传感器通常需独立安装，避免与主机框架变形耦合。

  • 数据采集系统：高速、高精度的采集卡，同步采集力、位移等信号。

• 控制系统：

  • 计算机伺服控制器：为核心部件。能够实现力、位移的多种控制模式（如竖向恒力控制、水平位移控制），并按照预设的试验程序（如加载速率、循环次数、保持时间）自动完成整个试验过程。

• 辅助夹具与承载板：

  • 上下承载板须具有足够的硬度和平整度，确保荷载均匀传递。水平加载端通常设有专门的剪切板装置，用以对支座施加水平力。

综上所述，公路桥梁板式橡胶支座的抗剪弹性模量检测是一项标准化、规范化的测试活动。它依赖于精密的试验设备，依据严格的或标准，通过科学的试验方法，为支座产品的质量控制、工程项目的安全验收以及在役桥梁的养护决策提供不可或缺的技术数据支撑。