支座及伸缩装置

1第十八章支座及伸缩装置支座概述18.1支座18.1.1概述橡胶支座广泛应用于公路、铁路、城市桥梁支座和建筑工程框架基础，支座将上部结构的荷载可靠地传递给桥墩和基础，并且有较大的剪切变形能力，以满足上部结构的水平位移及转角，同时起减振抗振作用。为了保证橡胶支座的规范使用，交通部组织修订了产品行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2004，于2004年6月1日开始实施。支座概述该版标准在引用标准、定义和符号、试样、试验要求、性能测定方法、测定结果数值修约及性能测定结果准确度阐述等方面都作了较大修改和补充。为了吸收国际上的先进技术成果，使国家标准逐渐与国际接轨，我国首次制定：1.《橡胶支座第1部分：隔震橡胶支座试验方法》GB/T20688.1-20072.《橡胶支座第2部分：桥梁隔震橡胶支座》GB/T20688.2-2006支座概述3.《橡胶支座第3部分：建筑隔震橡胶支座》GB/T20688.2-20064.《橡胶支座第4部分：普通橡胶支座》GB20688.4-2007于2007年10月1日开始实施。目前行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2004和国标《橡胶支座》都在使用。本节重点介绍目前在桥梁上应用较多的普通橡胶支座，同时简要介绍正处于推广应用阶段的隔震橡胶支座。支座分类18.1.1分类橡胶支座主要分为两类：普通橡胶支座和隔震橡胶支座。普通橡胶支座用于房屋、桥梁或其他结构，主要起承压和竖向减振作用，主要包括板式橡胶支座和盆式橡胶支座。隔震橡胶支座是在地震区，用于房屋、桥梁或其他结构隔震的橡胶支座，包括天然橡胶支座（LNB）、铅芯橡胶支座（LRB）和高阻尼橡胶支座（HDR）。支座图片盆式橡胶支座板式橡胶支座支座图片QGZ球型钢支座支座图片四氟滑板式橡胶支座支座图片锡宜高速公路支座检测、调整、更换支座图片压剪试验设备板式橡胶支座18.1.2.1板式橡胶支座构造板式橡胶支座：通常由若干层薄钢板作为加劲层。由于橡胶片之间的加劲层能起阻止橡胶片侧向膨胀作用，从而显著提高了橡胶片的抗压强度和支座的抗压刚度。板式橡胶支座：分为普通板式支座和四氟滑板式橡胶支座，按外形可分为圆形和矩形两种。普通板式橡胶支座应至少由两层以上加劲钢板，且钢板全部包在橡胶弹性材料内形成的支座，其结构见图18-1。四氟滑板橡胶支座是在普通板式橡胶支座顶面粘结一块一定厚度的聚四氟乙烯板材形成的支座，其结构见图18-2。板式橡胶支座板式橡胶支座18.1.2.2主要技术参数板式橡胶支座的主要力学性能参数有：1.形状系数（S）；2.抗压弹性模量（E）；3.抗剪弹性模量（G）；4.极限抗压强度（Ru）；5.转角正切（tanθ）；6.四氟板与不锈钢板表面摩擦系数(μf)。板式橡胶支座根据试验分析，抗压弹性模量E、抗剪弹性模量G、极限抗压强度（Ru）和转角正切（tanθ）的数值，均与支座的形状系数S有关。板式橡胶支座的形状系数的定义为支座有效承压面积与单层橡胶层的侧表面积之比。对于圆形支座：（18-1）对于矩形支座：(18-2)式中——圆形加劲钢板的直径，mm；——矩形支座加劲钢板短边尺寸，mm；——矩形支座加劲钢板长边尺寸，mm；——中间单层橡胶层的厚度，mm。《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中规定：S控制在5~12范围内。0dal0bl01toboaoboalltllS12104tdS板式橡胶支座18.1.2.3检测依据1.《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-20042.《橡胶支座第4部分：普通橡胶支座》GB20688.4-200718.1.2.4试验前的准备工作1.试样准备（1）桥梁支座成品力学性能试验应采用实体支座，当试验设备能力受到限制时，经与用户协商可选用小型支座或特制试样进行试验；（2）试样的技术性能应符合本标准的有关规定；（3）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；（4）摩擦系数试验使用的试样；不锈钢板试样，应满足相关规定的要求，试样为矩形，且每一边应超出支座试样相应边长100mm,厚度不应小于2mm，并应焊接在一块基层钢板上。四氟滑板支座的平面尺寸和厚度不作统一规定。板式橡胶支座2.试样停放与试验条件试样在标准温度为23℃±5℃的试验室内停放24h，并在该标准温度内进行试验。且不能有腐蚀性气体及影响检测的震动源。3.试验用设备、仪器（1）压力试验机的示值相对误差最大允许值为±1.0%，并应具有正确的加载中心。加载时应平稳无震动。压力机的使用负荷可在其满负荷的0.4%～90%范围内。（2）试验中使用的测量仪表应定期检定。（3）试验中使用的带有测力装置的干斤顶，其千斤顶和测力计的使用负荷可在其满量程的1%～90%范围内。（4）橡胶支座纵向抗压（剪）弹性模量测试系统由压力试验机、压力传感器、位移传感器、信号调理器模块，与专用检测软件组成。板式橡胶支座18.1.2.5试验方法1.实测抗压弹性模量方法步骤准备试验：将支座置于试验加载装置的承压板上，上下承压板与支座接触面不得有油污；对准中心，缓慢加荷至压应力为1.0MPａ在承压板四角对称安装四只位移计；进行预压：将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，持续2分钟，然后以连续均匀的速度将压应力卸至1.0MPａ，持续5分钟，记录初始值，绘制应力-应变图，预压三次；正式加载：每一加载循环自1.0MPａ开始，将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率均匀加载至4MPａ，持续2分钟后，采集支座变形值，然后以同样速率每2MPａ为一级逐级加载，每级持续2分钟，采集支座变形数据，直至平均压应力为σ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1.0MPａ。１０分钟后进行下一加载循环，加载过程应连续进行三次；板式橡胶支座1.实测抗压弹性模量E1-实测抗压弹性模量，精确至1MPa；第4MPa级压应力和累计压缩应变值；第10MPa级压应力和累计压缩应变值；结果计算：以承压板的四角所测得的变位平均值作为各级荷载作用下试样的累计压缩变形值δ，按橡胶层的总厚度，求出在各级荷载作用下试样的累计压缩应变值ε。注意：1.抗压弹性模量结果为三个加载循环结果的算术平均值；2.各单项结果与算术平均值间的偏差应为≤3%的算术平均值；3.超过3%，应重新复核检验一次，仍超，请检修设备。4104101E44，1010，板式橡胶支座2.实测抗剪弹模方法步骤准备试验：在试验的承载板上，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，使试样及中间钢板的对称轴和试验的承载板中心轴处在同一垂直面上，精度应小于1%的试样短边尺寸。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；在承压板水平向安装两只大标距的位移计（百分表）；将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变；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；预加水平力：以（0.002-0.003）MPａ/S的速率连续地施加水平剪应力至剪应力τ=1.0MPａ，持续５分钟，然后以连续均匀的速度卸至剪应力为0.1MPａ，持续5分钟，记录初始值，绘制应力-应变图，预压三次；板式橡胶支座正式加载：每一加载循环自τ=0.1MPａ开始，每级剪应力增加0.1MPａ，持续法１分钟，采集支座变形数据，至τ=1.0MPａ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。１０分钟后进行下一加载循环试验，加载过程应连续进行三次；结果计算：以各级荷载作用下百分表测出试样累计水平变形值，按橡胶层总厚度δ，求出各级荷载作用下累计剪切应变值γ。实测抗剪弹量按公式计算。3.00.13.00.11GG1——实测抗剪弹性模量，精确至1%，MPa第0.3MPa级剪应力和累计剪切应变值第1.0MPa级剪应力和累计剪切应变值——，3.03.0——，0.10.1板式橡胶支座注意：每对检验支座所组成试样的实测抗剪弹性模量G为该试样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，如果仍然超过3%，应请试验机生产厂专业人员对试验机进行检修和检定,合格后重新进行试验。板式橡胶支座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模方法相同。将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变。然后以（0.002-0.003）MPａ/S的速率连续地施加水平剪应力，当剪应力达到2MPａ，持续５分钟后，水平力以连续均匀的速度卸载。在加卸载过程中绘制应力-应变图。试验过程中随时观察试件受力状态及变化情况。水平力卸载后试件是否完好无损。板式橡胶支座4.抗剪老化试验将试件置于老化箱内，在（70±2）℃的温度下经72小时后取出，在标准温度（23±5）℃下，停放48小时后，在标准温度（23±5）℃下进行抗剪老化试验，试验与抗剪弹模方法步骤相同。板式橡胶支座5.实测摩擦系数方法步骤（1）将四氟滑板支座与不锈钢板试件按规定摆放，对准试验机承载板中心位置，精度应小于1%的试件短边尺寸。试验时应将四氟滑板试件的储油槽注满5201-2硅脂油；（2）将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力-时间图，并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。其预压时间为1小时；（3）以（0.002-0.003）MPａ/S的速率连续地施加水平力，直至橡胶支座试样与不锈钢板试样接触间发生滑动时为止，记录此时的水平剪应力值，加载过程连续进行三次。（4）摩擦系数计算公式：μ=τ/στ=H/A0σ=P/A0注：A0为支座有效承压面积。（5）结果判定：每对试样的摩擦系数为3次试验结果的算术平均值。板式橡胶支座判定规则1）实测的抗压弹模与容许值偏差在±20％之内，则满足要求；2）实测的抗剪弹模与容许值的偏差在±15％之内，则满足要求的；3）在两倍的剪应力作用下，橡胶层未被剪坏，中间层钢板未断裂错位，卸载后，支座变形恢复正常，则认为是满足抗剪粘结性能要求；4）试件老化抗剪弹模与规定抗剪弹模的偏差在±15％之内，则满足要求；5）实测剪切角正切值符合容许剪切角正切值，则认为是满足要求的；板式橡胶支座6）在不小于70MPa的压应力时，橡胶层未被挤坏，中间层钢板未断裂，四氟板与橡胶未发生剥离，则认为极限抗压强度是满足要求；7）实测摩擦系数符合容许摩擦系数，则认为是满足要求的；8）试件的转角正切值，混凝土和钢筋混凝土桥梁在1/300，钢桥梁在1/500时，试件边缘最小变形值大于或等于零时，则认为转角满足要求；9）三块（或三组）试样中，有两块（或两组）不能满足要求时，则认为该批产品不合格。若有一块（或一组）不能满足要求，则应重新抽取三块（或三组）试样进行试验，若仍有一块（或一组）不能满足要求时，则也认为该批产品不合格。板式橡胶支座支座极限抗压强度板式橡胶支座支座抗压弹性模量盆式橡胶支座18.1.3.1盆式橡胶支座构造盆式橡胶支座是用设置在钢盆中的橡胶板承压和转动，用聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的平面滑动来适应桥梁的位移要求。按其结构和使用性能分为双向活动支座、单向活动支座和固定支座。新标准JT/T391-2009《公路桥梁盆式支座》增加了减震型固定支座和减震型单向活动支座。（参见图18-6、图18-7、图18-8）盆式橡胶支座18.1.3.2主要技术参数竖向承载力、水平承载力、转角、摩擦系数等。18.1.3.3检测依据（1）《公路桥梁盆式支座》JT/T39