板式橡胶支座的检测

刘 诗 瑗

(山西路桥第一有限责任公司，山西 太原 030006)

板式橡胶支座的检测

刘 诗 瑗

(山西路桥第一有限责任公司，山西 太原 030006)

介绍了板式橡胶支座的结构及适用范围，重点对其各项性能指标的检测方法及检测过程中的质量控制方法进行了论述，指出支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，必须严格控制支座的质量及性能。

板式橡胶支座，检测，试验，质量

在20世纪60年代，我国的公路铁路桥梁上常不设支座或仅设置钢支座，随着桥梁建设事业的发展，各种桥式大跨径桥梁不断涌现，因而对桥梁支座的承载能力，对支座的位移和转角能力的要求不断提高，从而促进了桥梁支座的发展。20世纪60年代以来，我国先后在桥梁推广应用了板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球式橡胶支座等新型支座，并取得了良好的经济技术效益，与此同时，结合工程需要开发了高度可调的板式橡胶支座，水平盆式橡胶支座，抗震型盆式橡胶固定支座，盆式橡胶测力支座及承载力达15 000 t的巨型支座等，所以橡胶支座的检测也变得很重要。本文主要对板式橡胶支座的检测进行了论述。

1 板式橡胶支座的结构与构造及适用范围

1.1 普通板式橡胶支座

1)普通板式橡胶支座的结构与构造。板式橡胶支座通常由多层橡胶与薄钢板镶嵌粘合，硫化而成，支座在竖直荷载作用下，嵌入橡胶板之间的钢板，而支座的水平位移仅与支座橡胶的净厚有关，为防止薄钢板的锈蚀，在板式橡胶支座的上、下面及四周均有橡胶保护层，板式橡胶支座具有构造简单，安全方便，节省钢材，价格低廉，养护简单，易于更换等特点。板式橡胶支座有足够的竖向刚度以承受竖直荷载且能将上部结构的压力可靠地传递给墩台，有良好的弹性以适应梁端的转动，有较大的剪切变形以满足上部结构的水平位移，有良好的防震作用，可减少动载对桥跨结构与墩台的冲击作用。

2)普通板式橡胶支座的适用范围。板式橡胶支座适用于中小跨径的公路，城市和铁路桥梁，我国公路桥梁设计规范规定，标准跨径20 m以内的梁和板桥，一般可采用板式橡胶支座，但在实际应用中往往超越上列跨径界限，只有严格按设计原则考虑，均能取得满意结果。

圆形板式橡胶支座主要适用于圆形墩柱的立交桥和其他同样桥墩型式的桥梁。

氯丁橡胶支座，在-25 ℃～60 ℃温度下适用。

天然橡胶支座，在-35 ℃～60 ℃温度下适用。

三元乙丙橡胶支座，在-40 ℃～60 ℃温度下适用。

3)支座的外形尺寸、外观质量、解剖检测。支座外形尺寸应用钢直尺量测，厚度应用游标卡尺或量规量测，对矩形支座除应用在四边上量测长短边尺寸外，还应量测平面与侧面对角尺寸，厚度应在四边中心及对角线中心处量测；对圆形支座其直径、厚度应至少量测四次，测点应垂直交叉，并量测圆心处厚度，外形尺寸和厚度取其实测值的平均值。当施工单位或其他单位送来检测时，这是检测支座合格的第一步。

某单位送来了两种型号的板式支座GYZ 250×25，GYZ 300×54(公路桥梁圆形橡胶支座直径为300 mm，厚为54 mm)，每个型号的支座按规定送检六块(一般要求单位送六块橡胶支座，以便做各个力学性能试验时不用重复使用，保证数据的准确性，也有的单位为了减少造价，只送了三块橡胶支座，在来回使用后，该支座的某项力学性能的强度可能就达不到要求的强度)，首先我们按规定进行了量测，对支座的尺寸、外观质量进行了逐块检查，发现型号为GYZ 250×25的支座上有气泡，但气泡的面积没有超过规范中所规定的：气泡、杂质总面积不得超过支座面积的0.1%，且每一处气泡面积不能大于50 mm2，最大深度不超过2 mm的要求，所以我们便对支座进行了下一步的检测。

当各项指标检测完毕后，我们对支座进行了解剖，用切割机对准支座的一个角切，然后量测，中间层胶片厚度为11 mm，单层钢板3 mm，共有5层，总厚度15 mm，橡胶层总厚度为49 mm。各项指标合格。

1.2 四氟滑板橡胶支座

四氟滑板橡胶支座的适用范围：聚四乙烯滑板式橡胶支座能满足支座反力为90 kN～3 600 kN，但水平位移较大的桥梁需要，这种支座不仅适用于较大跨径的简支梁桥，而且适用于桥面连续的桥梁和连续桥梁等。

2 板式橡胶支座的力学性能检测方法

2.1 抗压弹性模量试验

压缩试验设备图见图1。

1)试验步骤：首先将试样放在试验机的承载板上，对准中心，慢慢施加压力，加载至压应力1.0 MPa，稳压后，调整承载板四角平行放置的位移传感器，然后开始预压。

首先将压应力以0.03 MPa/s～0.04 MPa/s速率连续地增至平均压应力σ=10 MPa 保持2 min左右，然后均匀的将压应力连续卸载到1.0 MPa。保持5 min左右，记录数据，绘制应力应变图。这样进行三次后，进行正式加载：每一次加载循环从1.0 MPa开始，匀速加载到4 MPa。保持2 min后，记录支座变形值，然后以同样速度以每2 MPa为一项逐级加荷，每一级都保持2 min左右，记录支座变形数据到平均压应力10 MPa，然后匀速卸载到压应力是1.0 MPa，加载过程应连续进行三次。

以位移传感器测得的变化值的平均值，作为各级荷载下的累计竖向压缩变形Δc，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=Δei/te。

2)试样实测抗压弹性模量应按公式计算为：

其中，E1为试样实测的抗压弹性模量计算值，精确至1MPa；σ4，ε4分别为第4MPa级试验荷载作用下的压应力和累计压缩应变值；σ10，ε10分别为第10MPa级试验荷载作用下的压应力和累计压缩应变值。

3)结果：通过对支座进行了抗压弹性模量的检测，了解到每一块支座试样的抗压弹性模量是进行了三次加荷过程所得出的三个实测结果的算术平均值，如果其中一次得的结果和算术平均值之间的偏差大于3%，须重新试验一次，如果仍超过3%，则判定支座试样不合格，需重新送试样进行检测。

2.2 抗老化试验

首先将支座试样放入温度是70 ℃±2 ℃的老化箱内，待72h后取出，然后将试样在标准温度23 ℃±5 ℃下停放48h，再将支座试样放在试验机的承载板上，压应力匀速地增至平均压应力σ，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。然后预加水平力，将应力连续施加水平剪力至剪应力τ=1.0MPa，保持5min后以连续均匀的速度卸载到剪应力为0.1MPa，持荷5min，记录数据，这样预载三次。接下来就正式加载了，每一加载循环自4MPa。每一加载循环自τ=1.0MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷1min，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，10min后进行下一加荷循环，加载过程应连续进行三次。

结果：试样的抗老化试验结果为三次试验结果的算术平均值。

2.3 摩擦系数试验

摩擦系数试验设备图见图2。

1)步骤:将四氟滑板支座与不锈钢板试样按规定摆放，对准试验机承载板中心位置。

首先将压应力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率匀速地增至平均压应力σ，预压时间为1h。然后再以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率匀速施加水平力，直到不锈钢板与四氟滑板试样接触面间发生滑动为止，记录此时的水平剪应力作为初始值，试验过程应进行三次。

2)摩擦系数按下列公式计算:

其中，μf为四氟滑板与不锈钢板表面的摩擦系数，精确至0.01；τ为接触面发生滑动时的水平剪应力，MPa；σ为支座的平均压应力，MPa；H为支座承受的最大水平力，kN；R为支座最大承压力，kN；A0为支座有效承压面积，mm2。

3)结果：试样的摩擦系数为三次试验结果的算术平均值。

3 橡胶支座试验检测中遇到的问题及其注意事项

有时候支座数据不准确，不全是支座本身的问题，可能是试样放置位置的问题，也可能是传感器安置的问题和人员操作及仪器误差的原因而造成的。

1)由于人为原因造成试验数据不准确。在对衡水光明公司送来的GYZ250×25mm的支座检测时，首先检测了抗压弹性模量，在试验机的承载板上抹上少量滑石粉，将支座放入试验机，安装两个位移传感器(百分表)，然后开始试验，按规范预压三次，然后加载，加载前先将百分表调零，以2MPa为一级逐级加载，为一循环，每级持荷2min后继续加载，待完成一个循环后，发现一边的数据明显小于另一边的数值，数据出现偏差。分析可能出现的原因后开始逐项检查，结果发现原来是支座没有放置在中心位置，所以导致受力不一样，结果也就发生了变化，所以在每次放置试样时要检查试样是否放置到位。

2)由于加荷速度控制不当造成的试验数据不准确。试验时试验机的加荷速率完全影响试验数值，速度越快得到的数值就过大，所以一定要连续均匀加载，同支座有个从轻到重的接受过程。

4 结语

支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，承担着将上部结构承受的各种荷载给墩台，并能适应上部结构由于荷载、温度变化、混凝土收缩等产生的变形，使上部结构的实际受力情况符合设计要求的作用。所以支座的质量检测尤为重要，必须通过严谨的检测，严格控制支座的质量及性能，从而提高桥梁的使用寿命。

[1] 刘自明.桥梁工程养护与维修手册[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 冯郁芬，郭临义.桥梁附属结构与制作[M].北京：人民交通出版社，1999.

[3] JT/T 4-2004，板式橡胶支座[S].

[4] 王建华，孙胜江.桥涵工程试验检测技术[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

刘诗瑗(1988- )，女，助理工程师

U443.361

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