按支座的结构形式分类

任务一检测桥梁支座的工作性能武汉铁路桥梁学校WuhanRailwayBridgeSchool项目三桥梁上部结构检测任务导入任务目标相关知识操作活动成绩评定课后思考题知识拓展1234567任务导入2013年最后一天，合肥首座高标准立交桥——五里墩立交桥封闭一条由东向西方向的重要匝道。3天后，该桥全部封闭，当天造成大面积交通拥堵。此次封桥为何如此紧急？是因为桥梁质量不过关还是临时检修需要？调查结果显示：不是质量问题，主要由于一个桥墩支座出现老化变形，影响梁体的传力体系运转，存在一定的安全风险。那么，桥墩支座对整个桥体有何作用，老化变形是怎么出现的？任务目标1、熟悉桥梁支座的分类；2、掌握桥梁支座力学性能检测方法。1、定义：架设于墩台上，顶面支承桥梁上部结构的装置。其功能为将上部结构固定于墩台，承受作用在上部结构的各种力，并将它可靠地传给墩台；在荷载、温度、混凝土收缩和徐变作用下，支座能适应上部结构的转角和位移，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。桥梁支座的构造应符合上部结构的理论计算图式，如支承压力通过一个固定点传递时，支座应设计成只能容许结构端部转动而不能移动的固定支座；如支承压力通过一个固定点且作用在一定的方向传递时，则应设计成既能转动又能移动的活动支座。梁式桥支座有水平双向固定支座（即固定支座）、水平双向活动支座（或称双向活动支座）、水平一向固定一向活动支座（即活动支座）三种，其布置根据桥梁宽度而定。在窄桥中一般只要求沿行车方向自由伸缩移动。支座是桥梁的重要传力装置，设计中除考虑其应有足够的强度、刚度和自由的转动或移动性能外，还应注意便于维修和更换，施工中应重视座板下混凝土垫层的平整，并应根据气温确定其安放位置；在地震区应考虑抗震措施。2、分类：分别按变形的可能性、所用材料、结构形式三种方法分类。（一）按支座变形可能性分类1）固定支座；2）单项活动支座；3）多项活动支座。网架橡胶支座2、分类：分别按变形的可能性、所用材料、结构形式三种方法分类。（二）按支座所用材料分类1）钢支座：平板支座、弧形支座、摇轴支座、辊轴支座。2）是否带滑动能力划分支座：滑动支座、固定支座。3）橡胶支座：板式橡胶支座（含四氟滑板板式橡胶支座）、盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、[2]高阻尼隔震橡胶支座。2、分类：分别按变形的可能性、所用材料、结构形式三种方法分类。（三）按支座的结构形式分类1）弧形支座2）摇轴支座3）辊轴支座4）板式橡胶支座和四氟版式橡胶支座5）盆式橡胶支座6）球形钢支座7）拉压支座等。球形支座桥梁支座类型很多，主要根据支承反力、跨度、建筑高度以及预期位移量来选定。传统的常用桥梁支座有：垫层支座、平板支座、弧形支座、摇轴支座、铰式固定支座以及铰式辊轴支座等。①垫层支座。用油毛毡或石棉板做成垫层支承上部结构,用于跨度小于6米（铁路桥）或10米（公路桥）的简支板式桥和梁式桥。②平板支座。由上、下两块平面铸钢板（座板）构成,用于跨度小于8米或12米的梁式桥。座板之间如加设销钉，即可构成固定支座。③弧形支座。其活动支座系由平板支座中的下座板改为圆弧面板而成（图2a），可提高其滑移和转动性能，用于跨度小于20米的公、铁路桥。在座板间加销钉即成固定支座。④摇轴支座。用铸钢摇轴与上、下座板组成(图2b)的活动支座，用于中等跨度梁式桥。⑤铰式固定支座。由铸钢上、下摆组成（图2c）,两摆之间嵌以摆卡,以控制横向滑动。是用于大跨度梁式桥的固定支座。⑥铰式辊轴支座。在铰式固定支座的下摆下面加设锻钢辊轴和铸钢座板而成（图2d），辊轴的数量及尺寸根据支承反力的大小来确定。常用于大跨度梁式桥的活动支座。⑦双向活动支座。系由两层互相叠置，而在正交的两个方向均能滚动的铰式辊轴支座构成，用于宽度大的梁式桥。一、板式橡胶支座的力学性能检测二、整体支座试验条件和试样和试验设备要求检测仪器及对检测单位和人员的要求试验方法试验记录试验结果仲裁1、试验条件试验室的标准温度为230C±50C，且不能有腐蚀性气体及影响检测的震动源。2、试样试样应满足以下要求：a)试样尺寸应取用实样。只有受试验机吨位限制时，可由抽检单位或用户与检测单位协商用特制试样代替实样。认证机构颁发许可证时抽取试样应满足表A．1要求；型号lalbdT1胶片层数Ⅰ20030025083Ⅱ400450400115Ⅲ600700600157注：无上述规格时，应抽取接近上述规格尺寸的支座作为试样表A.1单位．㎜2、试样试样应满足以下要求：b)试样的技术性能应符合本标准的有关规定；c)试样的长边、短边、直径、中间层橡胶片厚度、总厚度等，均以该种试样所属规格系列中的公称值为准；d)摩擦系数试验使用的试样：不锈钢板试样，应满足4．3．4a)的要求，试样为矩形，且每一边应超出支座试样相应边长lOOmm，厚度不应小于2mm，并应焊接在一块基层钢板上。四氟滑板支座，其平面尺寸和厚度不作统一规定。3、试样数量每次检验抽取试样的规格和数量应符合表12的规定，各种试验试样通用。4、试样抽取试验用的试样应在仓库内随机抽取，其储存条件应满足7．3的要求。凡与油及其他化学药品接触过的支座不得用作试样使用。5、试样停放试验前应将试样直接暴露在标准温度230C±50C下，停放24h，以使试样内外温度一致。1、试验机宜具备下列功能：微机控制，能自动、平稳连续加载、卸载，且无冲击和颤动现象，自动持荷(试验机满负荷保持时间不少于4h，且试验荷载的示值变动不应大于0．5％)，自动采集数据，自动绘制应力一应变图，自动储存试验原始记录及曲线图和自动打印结果的功能。试验用承载板应具有足够的刚度，其厚度应大于其平面最大尺寸的1／2，且不能用分层垫板代替。平面尺寸必须大于被测试试样的平面尺寸，在最大荷载下不应发生挠曲。2、进行剪切试验时，其剪切试验机构的水平油缸、负荷传感器的轴线应和中间钢拉板的对称轴相重合，确保被测试样水平轴向受力。3、试验机的级别为I级，示值相对误差最大允许值为±1.0％，试验机正压力使用可在最大力值的0.4％～90％范围内。水平力的使用可在最大力值的1％～90％范围内，其示值的准确度和相关的技术要求应满足JJG175的规定。4、测量支座试样变形量的仪表量程应满足测量支座试样变形量的需要，测量转角变形量的分度值为0.001mm，测量竖向压缩变形量和水平位移变形量的分度值为0.01mm，其示值误差和相关技术要求应按相关的检验规程进行检定。5、检测单位应通过省级及其以上计量行政主管部门的计量认证，应具备行政主管部门颁发的专项检测资质证书。检测人员应经过技术培训和考核，并持有相应检测方法的上岗证书。1、抗压弹性模量试验（1）抗压弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.1）:1、抗压弹性模量试验（1）抗压弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.1）:a)将试样置于试验机的承载板上，上下承载板与支座接触面不得有油渍；对准中心，精度应小于1%的试件短边尺寸或直径。缓缓加载至压应力为1.OMPa且稳压后，核对承载板四角对称安置的四只位移传感器，确认无误后，开始预压；b)预压。将压应力以(0.03～0.04)MPa／s速率连续地增至平均压应力σ=10MPa，持荷2min，然后以连续均匀的速度将压应力卸至1.OMPa，持荷5min，记录初始值，绘制应力一应变图，预压三次；1、抗压弹性模量试验（1）抗压弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.1）:c)正式加载。每一加载循环自1.OMPa开始，将压应力以(O.03～0.04)MPa速率均匀加载至4MPa，持荷2min后，采集支座变形值，然后以同样速率每2MPa为一级逐级加载，每级持荷2min后，采集支座变形数据直至平均压应力盯为止，绘制的应力--应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至压应力为1.OMPa。10min后进行下一加载循环。加载过程应连续进行三次；d)以承载板四角所测得的变化值的平均值，作为各级荷载下试样的累计竖向压缩变△c，按试样橡胶层的总厚度te求出在各级试验荷载作用下，试样的累计压缩应变εi=⊿ci／te。1、抗压弹性模量试验（2）试样实测抗压弹性模量应按下列公式计算：E1=（σ10－σ4）/（ε10－ε4）(A.1)式中：E1——试样实测的抗压弹性模量计算值，精确至1MPa；σ4、ε4——第4MPa级试验荷载下的压应力和累积压缩应变值；σ10、σ4——第10MPa级试验荷载下的压应力和累积压缩应变值。（3）结果每一块试样的抗压弹性模量E1为三次加载过程所得的三个实测结果的算术平均值。但单项结果和算术平均值之间的偏差不应大于算术平均值的3％，否则应对该试样重新复核试验一次，如果仍超过3％，应由试验机生产厂专业人员对试验机进行检修和检定，合格后再重新进行试验。2、抗剪弹性模量试验（1）抗剪弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.2）2、抗剪弹性模量试验（1）抗剪弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.2）a)在试验机的承载板上，应使支座顺其短边方向受剪，将试样及中间钢拉板按双剪组合配置好，使试样和中间钢拉板的对称轴和试验机承载板中心轴处在同一垂直面上，精度应小于1％的试件短边尺寸。为防止出现打滑现象，应在上下承载板和中间钢拉板上粘贴高摩擦板，以确保试验的准确性；b)将压应力以(0.03～0.04)Mpa/s的速率连续地增至平均压应力叮，绘制应力一时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变；c)调整试验机的剪切试验机构，使水平油缸、负荷传感器的轴线和中间钢拉板的对称轴重合；2、抗剪弹性模量试验（1）抗剪弹性模量应按下列步骤进行试验（见图A.2）d)预加水平力。以(0.002～0.003)Mpa/s的速率连续施加水平剪应力至剪应力，τ1=1.0MPa，持荷5min，然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为O.1MPa，持荷5min，记录初始值，绘制应力---变图。预载三次；e)正式加载。每一加载循环自τ1=O．1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷10min，采集支座变形数据，至τ1=1.OMPa为止，绘制的应力--应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为0.1MPa。lOmin后进行下一循环试验。加载过程应连续进行三次；f)将各级水平荷载下位移传感器所测得的试样累计水平剪切变形△。按试样橡胶层的总厚度te求出在各级试验荷载作用下，试样的累积剪切应变γi=Δs/te。2、抗剪弹性模量试验（2）试样的实测抗剪弹性模量应按下列公式计算：G1=（τ1.0－τ0.3）/（γ1.0－γ0.3）(A.2)式中：G1--试样的实测抗剪弹性模量计算值，精确至l%，MPa；τ1.0、γ1.0--第1.OMPa级试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值，MPa；τ0.3、γ0.3第O.3MPa级试验荷载下的剪应力和累计剪切应变值，MPa。2、抗剪弹性模量试验（3）结果每对检验支座所组成试样的综合抗剪弹性模量G1，为该对试件三次加载所得到的三个结果的算术平均值。但各单项结果与算术平均值之间的偏差应不大于算术平均值的3%，否则应对该试样重新复核试验一次，如果仍超过3%，应请式验机生产厂专业人员对试验栅挂行检修和检定，合格后再重新进行试验。3、抗剪粘结性能试验整体支座抗剪粘结性能试验方法与抗剪弹性模量试验方法相同，将压应力以(0.03～0.04)Mpa/s速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力--时间图，并在整个试验过程中保持不变。然后以(0.002～O.003)Mpa/s的速率连续施加水平力，当剪应力达到2MPa，持荷5min后，水平力以连续均匀的速度连续卸载，在加、卸载过程中绘制应力一应变图。试验中随时观察试件受力状态及变化情况，水平力卸载后试样是否完好无损。4、抗剪老化试验将试样置于老化箱内，在700C±20C温度下经72h后取出，将试样在标准温度230C±5℃下，停放48h，再在标准试验室温度下进