桥梁板式橡胶支座试验检测影响分析

刘钢

摘 要：本文主要对桥梁板式橡胶支座试验检测的原理以及试验检测影响进行了分析探讨，首先对板式橡胶支座试验检测环境温度，仪器设备等影响及试验原理进行分析;其次分析了板式橡胶支座本身的材料对试验检测的影响分析;最后对它的检测参数--抗压弹性模量和抗剪弹性模量两者关系进行了探讨;希望分析探讨之后可以给广大试验检测人员提供帮助。

关键词：板式橡胶支座;试验检测;抗压、抗剪、变形;影响分析

0 前言

桥梁支座作为衔接桥梁上部结构和下部结构的构件，承接着承上启下的作用。其中桥梁板式橡胶支座应用最为广泛，具有构造简单，加工制造容易，成本低廉，安装方便等优点。对桥梁板式橡胶支座试验检测影响分析，总结出试验过程中影响因素，对提升桥梁支座的应用有积极作用。

1 试验环境温度对抗压弹性模量，对抗剪弹性模量检测的影响分析

1.1 温度差异的产生

（1）样品调节温度。交通部标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019规定样品要在试验室停放24小时以后进行试验。如果支座规格比较小，在二十四小时环境温度下调节，内外温度可以达到一致，检测数据相对比较稳定，不会有太大的偏差;如果支座规格比较大，即使是二十四小时环境温度调节，支座内外温度不一致，检测数据会有较大偏差。例如GBZY 200×42的支座和GBZY 450×84的支座，同时在相同环境下调节，因为橡胶是温度的不良导体，小支座可以充分平衡内外温度，而大支座内外温度可能会不一致;从而也影响试验检测数据。

（2）试验场地温度。标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019规定，桥梁板式橡胶支座的试验温度在23±5℃，即18℃～28℃;特殊情况下控制在23±2℃。试验环境可以在21℃～25℃或者18℃～28℃之间;因为这种差异，在试验室条件下，板式橡胶支座试验检测的数据会有一定的偏差。

1.2 橡胶变形原理

（1）橡胶的特点就是具有较高的弹性。在一定的温度范围内，在很小的应力下可以产生明显的变形，去掉应力后可以很快恢复原状。在低温状态下呈玻璃态，在一定高温下呈粘弹态，均失去了高弹性。

（2）抗压弹性模量和抗剪弹性模量考核的是支座在一定的垂直和水平应力作用下的变形能力;随着作用力的增加，变形量也增加。因为橡胶本身的性质，决定了橡胶会在温度提高时变形量会增加，温度降低的情况下变形量会减少。弹性模量计算的公式是应力和应变比值。应变和弹性模量成反比。相比低温条件下的抗压弹性模量和抗剪弹性模量高于高温度下的数据。

1.3 试验数据分析

通过试验室环境温度变化的实测数据变化表明，当试验环境温度每发生1℃变化时，规定的应力条件下（4 MPa～

10 MPa），抗压变形数据增减将近0.005 mm左右，相对偏差达到1.2%左右。抗压弹性模量的应变测定值可以精确到0.001 mm。以GBZY 200×42数据为例，抗压弹性模量标准值为487 MPa，4 MPa～10 MPa应力作用下产生的变形量约为0.350 mm;抗压弹性模量合格范围是390 MPa～584 MPa之间，4 MPa～10 MPa应力作用下产生的变形量约为0.436～0.292之间。

通过列表GBZY 200×42五组15块的数据为例：间隔温度5℃，间隔时间24小时。

相同的生产厂家，相同的仪备，相同的支座规格，相同的批次，试验环境温度越低，相对变形就越小，抗压、抗剪弹性模量越大。

2 仪器设备对抗压弹性模量，抗剪弹性模量试验检测的影响分析

2.1 试验仪器在使用前均需要校准

压剪试验机对力值应进行校准，力值不准，对检测数据会有一定的影响，如果力值偏差是正偏差，作用在产品上的力超过试验应力，实测抗压弹性模量会小于实际值。标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019对仪器设备的力值要求偏差为±1%，以GBZY 200×42数据为例，位移传感器精确无误的前提下，±1%的力值，变形量就会出现近似值±0.005 mm的误差;抗压弹性模量会出现近似值相对1%的误差。支座越大，这种影响就越小。

2.2 位移变形量的测量位置

压剪试验机通过位移传感器或者百分表，千分表等仪器，测量支座受力后产生的变形。位移传感器安装的位置也影响测量数据，因为上下承压板都是钢板或者铸钢，其本身在受到外力作用后会产生一定的曲挠变形。有的钢材质量比较好，产生的曲挠变形比较小，可以忽略不计，有的产生较大的曲挠变形，这些变形都不是产品本身的变形，可是都计入了产品的总变形，就会影响到检测结数据。测量位置距离产品边缘越大，这种曲挠变形影响越大。目前压剪试验机都是在上下承压板四个角的位置安装位移传感器测量变形;因此，支座越大，影响就会越小。

2.3 不同规格的设备的影响

标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019规定了试验检测力值宜在压剪试验机最大试验力的20%～80%范围之内。目前每个检测单位的压剪试验机的规格不同，最大试验力可以达到20 000 kN以上，最小的有2 000 kN。不同规格的试验机做出来的数据有明显的差异，20 000 kN的试验机做出来的抗压弹性模量数据明显低于5 000 kN试验机的数据。主要是因为大型试验机的承压板太大，5 000 kN试验机一般承压板在800 mm×800 mm以下，而20 000 kN试验机承压板在1 500×1 500以上。承压板的曲挠变形不同，影响到支座抗压弹性模量的试验数据。

3 橡胶材料对试验检测的影響分析

（1）目前橡胶支座规定采用天然橡胶和氯丁橡胶制作，支座的产品性能和橡胶的种类关系不是很大，只要采用真材实料，橡胶和各种辅助材料配备合理，支座性能能够满足要求。（2）如果采用的橡胶本身达不到标准要求，含胶率达不够，填充物太多，再生橡胶掺量过多，支座产品的性能就会受到影响，检测数据达不到标准要求。标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019  技术要求第一条5.1.1就明确规定支座最小含胶量不应低于橡胶质量的55%，不得使用任何再生胶或粉碎的硫化橡胶。支座的含胶量如果过低，橡胶的弹性就会降低，受到外力后产生变形，去掉外力作用后不能很快的完全恢复原状，表现在弹性模量各个循环不均匀，差异明显。标准规定，单次检测结果偏差不得超过三次测试平均值的3%。

4 支座内部结构参数对试验检测的影响分析

支座内部结构按照标准要求内部单层橡胶厚度为5、8、11、15、18 mm，加劲钢板厚度为2、3、4、5 mm。

生产厂家在实际生产中，由于有些产品尺寸的特殊，会根据产品的特点，改变支座内部单层橡胶厚度、增加胶层总厚度;（这种方法可不可取，这里不作讨论）从而改变了支座的形状系数，改变橡胶支座抗压弹性模量的标准值，对抗剪弹性模量要求也有细微的改变。对实际试验检测没什么影响，按照新的参数检测即可。

相同的内部结构，相同的生产厂家，相同的批次，相同的试验环境，产品的总厚度越大，相对变形就越大，抗压、抗剪弹性模量越小。

5 抗压弹性模量与抗剪弹性模量试验检测之间的关系

（1）抗压弹性模量和抗剪弹性模量成正比关系，每个产品的抗剪弹性模量都会随抗压弹性模量的变化产生变化。这只是一个变化趋势，个别情况下抗压弹性模量增加抗剪弹性模量略有降低的情况。总的趋势是随抗压弹性模量降低，抗剪弹性模量同步降低。（2）抗压弹性模量是回归公式推导过来经验公式给定的标准值，从1988年到现在，标准修订了四次，没有太大的变化。抗剪弹性模量统一规定为1.0±0.15 MPa。在抗压弹性模量标准达到要求的情况下，抗剪弹性模量不一定能够达到标准要求。

6 结论

桥梁支座是桥梁工程的重要组成部分，其对于工程质量有直接的影响，与交通运行的安全性和稳定性以及桥梁的使用寿命密切相关。通过试验检测加强桥梁支座的质量控制，提升桥梁工程的整体质量，促进我国交通事业的发展和进步。

参考文献：

[1]JT/T 4-2019，公路桥梁板式橡胶支座[S].

[2]唐伟，贺林军.桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量分析[J]. 北方交通，2009（4）：94-95.