公路橋梁板式橡膠支座的力學(xué)性能試驗(yàn)方法

公路板式橡膠支座作為公路橋梁的配套產(chǎn)品，它是橋梁上下部結(jié)構(gòu)的重要傳力構(gòu)件，直接影響橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全。力學(xué)性能是工程材料研究和應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，是工程結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)中的主要依據(jù)，對(duì)成品支座的力學(xué)性能在工程使用前應(yīng)進(jìn)行必要的抽查檢驗(yàn)。
 
試驗(yàn)條件：
試驗(yàn)在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23℃±5℃，并且不能有腐蝕性氣體及影響檢測(cè)的振動(dòng)源。若兩個(gè)試驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)爭(zhēng)議，應(yīng)將試驗(yàn)室的溫度設(shè)置為23℃±2℃重新試驗(yàn)。
   
試樣制備：
試樣的長(zhǎng)邊、短邊、直徑、中間層橡膠片厚度、總厚度等，均以該類試樣所屬規(guī)格系列中的公稱值為準(zhǔn)。試驗(yàn)用的試樣應(yīng)該在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存，要注意凡是與油及化學(xué)藥品接觸過(guò)的支座不應(yīng)用作試樣使用。試驗(yàn)前應(yīng)將試樣直接暴露在標(biāo)準(zhǔn)溫度23℃±5℃下，停放24h，以使試樣內(nèi)外溫度保持一致。
 
檢測(cè)儀器及要求：
試驗(yàn)采用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具備微機(jī)控制，能自動(dòng)、平穩(wěn)連續(xù)加載、卸載，并且沒(méi)有沖擊和顫動(dòng)現(xiàn)象。試驗(yàn)用的承載板應(yīng)具備足夠的剛性，不能用分層墊板代替，其平面尺寸也應(yīng)大于被測(cè)試樣的平面尺寸，在最大荷載下不應(yīng)發(fā)生撓曲。在進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，要求其剪切試驗(yàn)機(jī)的水平油缸、負(fù)荷傳感器的軸線應(yīng)和中間鋼拉板的對(duì)稱軸相重合，以確保被測(cè)試樣水平軸向受力。
   
抗壓彈性模量試驗(yàn)：
將試樣放置在試驗(yàn)機(jī)的承載板上，上、下承載板與支座接觸面不應(yīng)該有油漬。緩緩加載至壓力1.0MPa且穩(wěn)壓后，對(duì)承載板四角對(duì)稱安置四只位移傳感器，確認(rèn)無(wú)誤后開始預(yù)壓。
 
預(yù)壓時(shí)，將壓力以規(guī)定的速率連續(xù)增至平均壓應(yīng)力10MPa，持荷2min，然后以相同速率將壓應(yīng)力卸至1.0MPa，持荷5min，記錄初始值，預(yù)壓共進(jìn)行三次。
 
正式加載時(shí)，每一加載循環(huán)從1.0MPa開始，將壓應(yīng)力按照規(guī)定的速率均勻加載至4MPa，持荷2min，采集支座變形值，然后以同樣速率每2MPa為一級(jí)逐級(jí)加載，每級(jí)持荷2min后，采集支座變形數(shù)據(jù)直至平均壓應(yīng)力為止，然后以同樣速率卸載至壓應(yīng)力為1.0MPa。加載過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次，每次間隔10min。試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算得出試樣的抗壓彈性模量。注意每一塊試樣的抗壓彈性模量是三次加載過(guò)程所得的三個(gè)實(shí)測(cè)結(jié)果的算術(shù)平均值。
 
抗剪彈性模量試驗(yàn)：
抗剪彈性模量應(yīng)以支座順其短邊方向受剪，將試樣及中間鋼拉板按雙剪組合配置好，使試樣和中間鋼拉板的堆成軸與試驗(yàn)機(jī)承載板中心軸處于在同一垂直面上。為防止在試驗(yàn)過(guò)程中試件出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，應(yīng)在上、下承載板和中間鋼拉板上粘貼防滑摩擦板，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。注意調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的剪切試驗(yàn)部件，使水平油缸、負(fù)荷傳感器的軸線和中間鋼拉板的對(duì)稱軸重合。先預(yù)壓三次記錄初始值，然后開始正式加載，在加載過(guò)程中做好數(shù)據(jù)記錄，且加載過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次，每次間隔10min。試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算試樣的抗剪彈性模量，注意每對(duì)檢驗(yàn)支座所組成試樣的綜合抗剪彈性模量為該對(duì)試件三次加載所得到的三個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值。
   
抗剪黏結(jié)性能試驗(yàn)：
整體支座抗剪黏結(jié)性能試驗(yàn)方法與抗剪彈性模量試樣方法相同。將壓應(yīng)力以規(guī)定的速率增至平均壓應(yīng)力，并在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變。然后以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的速率連續(xù)施加水平力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到2MPa，持荷5min后，水平力以相同的速率連續(xù)加載，在加載、卸載過(guò)程中繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖。試驗(yàn)中隨時(shí)觀察試件受力狀態(tài)及變形情況，觀察水平力卸載后試樣是否出現(xiàn)脫膠，裂紋和其他粘接缺陷。
 
抗剪老化試驗(yàn)：
將抗剪彈性模量試驗(yàn)后的試樣置于老化箱內(nèi)，在70℃溫度下經(jīng)過(guò)72h后取出，將試樣在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度下停放48h，再在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室溫度下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)抗剪切彈性模量試驗(yàn)方法步驟相同。老化后抗剪彈性模量的計(jì)算方法與標(biāo)準(zhǔn)抗剪彈性模量計(jì)算方法相同。
   
摩擦系數(shù)試驗(yàn)：
將支座與不銹鋼板試樣擺好，對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)承載板中心位置，將壓應(yīng)力以規(guī)定的速率增至平均壓應(yīng)力，應(yīng)在整個(gè)摩擦系數(shù)過(guò)程中保持不變，其預(yù)壓時(shí)間為1h。然后以符合要求的速率連續(xù)施加水平力，直至不銹鋼板與滑板試樣接觸面間發(fā)生滑動(dòng)為止，記錄此時(shí)的水平剪應(yīng)力作為初始值，試驗(yàn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次。試驗(yàn)結(jié)果為每對(duì)試樣的摩擦系數(shù)的三次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。
 
轉(zhuǎn)角試驗(yàn)：
將試樣按照要求擺放好，并對(duì)準(zhǔn)中心位置，在距試樣中心處安裝使工字梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)用的千斤頂和測(cè)力計(jì)，并在承載梁四角對(duì)稱安置四只高精度位移傳感器。先進(jìn)行預(yù)壓，共反復(fù)三次，并檢查傳感器是否靈敏準(zhǔn)確。正式加載時(shí)，將壓應(yīng)力按照抗壓彈性模量的試驗(yàn)要求加載，采集支座變形值，然后用千斤頂對(duì)中間工字梁施加一個(gè)向上的力，使其達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)角的正切值，停留5min后，記錄千斤頂力及傳感器的數(shù)值。試驗(yàn)結(jié)果由相應(yīng)的公式計(jì)算得出。
 
極限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：
將試樣放置在試驗(yàn)機(jī)的承載板上，上、下承載板與支座接觸面不應(yīng)該有油污。以0.1MPa/s的速率連續(xù)加載至試樣極限抗壓強(qiáng)度不小于70MPa為止，隨時(shí)觀察試樣受力狀態(tài)及變形情況。在最大荷載作用時(shí)，支座側(cè)面凸鼓溝紋應(yīng)均勻，不應(yīng)出現(xiàn)橡膠開裂、脫膠和其他粘接缺陷。
 
結(jié)尾：
隨著我國(guó)對(duì)橋梁橡膠支座需求的大增，必將給橡膠工業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)，通過(guò)檢測(cè)能夠使人們對(duì)橡膠進(jìn)一步的了解，能夠在使用時(shí)充分發(fā)揮其性能，給工程帶來(lái)有力的保障。