板式橡胶支座抗压弹性模量试验分析
普通板式橡胶支座抗压弹性模量和抗剪弹性模量相关性及影响因素分析
前 ，普 通板 式橡 胶 支座 的力 学性 能检 测方 法参 照 国家标
准 《 橡胶 支 座 第４ 部 分 ：普 通橡 胶 支 座 》 （ Ｇ Ｂ ２ ０ ６ ８ ８ ． ４ — ２ ０ ０ ７ ） ０ 和交 通行 业 标准 《 公 路 桥梁 板 式 橡胶 支 座》 （ Ｊ Ｔ ／ Ｔ ４ － ２ ０ ０ ４ ） 两 本 规范 进行 ，其 中对 实测抗 压 弹性 注 ：①括 号 内为该区间 内的橡胶 支座组数 占样 品总组数的
模量和 抗 剪弹性 模量 与标准 值 的偏 差值 的分 布区 间 ：反
之亦 然 。 例如 ，保 证 率 系数 为９ ０ ％，可 求 得Ｒ＝ Ｉ ． ６ ４ ５ ，矩 形 长短 边都 为４ ８ ． ８ ，抗压 弹性 模 量和 抗 剪弹 性模 量 与标 准 值 的偏差值 的 区间分 别为
２ ４ ． ４ ，２ ４ ． ４ ） 。
模 量和 实 测抗剪 弹性 模量 的要 求见 表１ 。
表１ 普通 板 式 橡 胶 支 座 成 品 力 学性 能 要 求
各种 力 ，并 将 它可靠 地传 给桥 梁墩 台 ，同时 ，它要 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 构 造 的水 平 位 移 。因 此 ，桥梁 支 座 犹如 人体 的 腰 椎 ，起 着承 上 启 下 、传递 荷 载和 协 调 全 身运 动 的作 用 ，
百分率。
圈福 建 交 通 科 技２ ０ １ ３ 年 第 ３ 期
②样品一组为３ 个。ｘ 代表３ 个板式橡胶 支座实测抗
压 弹性模 量 与 标 准值 的偏 差 值 的 算术 平 均 值 ，Ｙ代 表３
对 板 式 橡 胶 支 座 实测 抗 剪 弹 性 模 量 与 标 准 值 的偏 差 值 的
桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量分析
桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量分析唐伟1贺林军2(1.辽宁省交通科学研究院,沈阳 110015;2.辽宁省公路勘测设计公司,沈阳 110166) 摘 要:简要介绍桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量的计算及试验方法,同时从几个方面分析影响该指标的因素。
关键词:桥梁;板式橡胶支座;抗压弹性模量中图分类号:U443.36+1 文献标识码:B 文章编号:1673-6052(2009)04-0094-02 板式橡胶支座是桥梁支座中应用较为广泛的一种,具有构造简单、加工制造容易、成本低廉、安装方便等优点。
抗压弹性模量作为板式橡胶支座重要的力学性能指标之一,在一定程度上反映了支座的质量。
1抗压弹性模量的计算及试验方法根据交通部行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4—2004)中规定,支座抗压弹性模量标准值E 和形状系数S 按以下公式计算:E =5.4×G ×S2(1)矩形支座:S =l oa ×l ob /(2t 1)/(l oa +l ob )(2)圆形支座:S =d 0/(4t 1)(3)式中:G 为支座抗剪弹性模量,取值为1MPa;l oa 、l ob 分别为矩形支座加劲钢板短边尺寸和长边尺寸;t 1为支座中间单层橡胶片厚度;d 0圆形支座加劲钢板直径。
《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4—2004)中规定:试验实测抗压弹性模量E 1与相应抗压弹性模量标准值E 的偏差不得大于±20%。
在做抗压弹性模量试验前应将试样暴露在标准温度23℃±5℃下停放24h 以使试样内外温度一致。
试验中的环境温度也应保证在23℃±5℃范围内。
试验时应按以下步骤进行:(1)将试样放置于试验机的试验板上,对准中心。
缓慢加载至压应力为1MPa,稳压后在承载板四角各安装一个位移传感器。
(2)预压。
将压应力以0.03～0.04MPa /s 的速率连续增至平均压应力为10MPa,持荷2m in,然后以连续均匀的速度将压应力卸至1MPa,持荷5m in 。
浅谈公路桥梁板式橡胶支座抗剪弹性模量
浅谈公路桥梁板式橡胶支座抗剪弹性模量简要介绍板式橡胶支座抗剪弹性模量试验方法，并从几个方面分析影响板式橡胶支座抗剪弹性模量的因素标签：公路桥梁；板式橡胶支座；抗剪弹性模量前言公路桥梁板式橡胶支座作为公路桥梁的配套产品，它是桥梁上下部结构的重要传力构件，直接影响桥梁的使用寿命和结构安全。
抗剪弹性模量作为板式橡胶支座重要的成品力学性能指标之一，在一定程度上反映了板式橡胶支座的质量。
本文介绍下板式橡胶支座抗剪弹性模量的试验方法步骤和对影响板式橡胶支座抗剪弹性模量的因素进行分析。
一、抗剪弹性模量的试验方法步骤根据交通部行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4—2004）中规定，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。
《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4—2004）中规定，实测抗剪弹性模量G1 与相应抗剪弹性模量标准值G的偏差不得大于±15%。
试验时应按以下步骤进行试验：（1）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。
（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，并在整个抗剪试验过程中保持不变。
（3）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。
（4）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0.1MPa，持荷5min，记录初始值。
预载三次。
（5）正式加载。
每一加载循环自τ1=0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷10min，采集支座变形数据，至τ1=1.0MPa为止。
板式橡胶支座抗压弹性模量试验分析
板式橡胶支座抗压弹性模量试验分析1.概述近年来我国交通事业发展迅速，桥梁作为我国重要社会基础设施的地位愈显突出，在国民经济和居民日常生活中发挥着重要作用。
桥梁支座是桥粱结构的重要组成部分，直接影响桥梁的使用寿命和结构安全，其中板式橡胶支座由于其具有构造简单、性能可靠、安装更换方便、造价低等优点，被广泛应用于公路、城市桥梁建设中。
桥梁支座的作用，一方面是将上部结构的作用力传递给桥墩；另一方面则应适应梁体因温度、混凝土的收缩徐变及荷载作用下引起的水平位移和挠曲引起的梁体转动。
橡胶支座能很好地满足这方面的要求，因此得到普遍推广。
2.设计问题板式橡胶支座是由橡胶层和钢板层叠加在一起构成的，其设计应符合JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中8.4要求。
支座使用阶段平均压应力限值为10MPa，常温下支座的剪变模量为1.0MPa。
橡胶支座的弹性模量和形状系数按下式计算：弹性模量 E=5.4GS2矩形支座 S= l a l b/2t e(l a+l b)圆形支座 S=d0/4t e支座的形状系数取5≤S≤12使用。
形状系数S的定义为：S=有效承压面积÷单层橡胶侧表面积。
板式支座的分类、技术要求、试验方法、及检验规则同时要满足行业标准JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》中要求同时行业JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》作为前者的补充配套其使用。
JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》4.6节支座内在质量描述道：表1 支座剖面要求可见支座的中间胶层厚度应分别为5mm、8mm、11mm及15mm。
同时JT/T 663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》所给出的参数中，中间胶层也是这几个数据，只是做了详细的划分，橡胶支座边长或直径为100mm≤l(d0)≤200mm时，中间胶层厚度为5mm，钢板厚度为2mm，支座边长或直径为250mm ≤l(d0)≤350mm时，中间胶层厚度为8mm，钢板厚度为3mm，支座边长或直径为400mm≤l(d0)≤450mm时，中间胶层厚度为11mm，钢板厚度为4mm，支座边长或直径为500mm≤l(d0)≤650mm时，中间胶层厚度为15mm，钢板厚度为5mm，支座边长或直径为700mm≤l(d0)≤800mm时，中间胶层厚度为18mm，钢板厚度为5mm。
公路桥梁板式橡胶支座力学性能试验方法
公路桥梁板式橡胶支座力学性能试验方法A.1 范围本附录规定了板式橡胶支座抗压弹性模量、抗剪弹性模量、抗剪粘结性能、抗剪老化、摩擦系数、转角、极限抗压强度的试验方法和判定规则。
它适用于检测公路桥梁用板式橡胶支座的力学性能。
A.2试验条件和试样A.2.1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。
A.2.2 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；表 A.1 单位．㎜胶片层型号l a l b d T1数Ⅰ200 300 250 8 3 Ⅱ400 450 400 11 5 Ⅲ600 700 600 15 7 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。
A.2.3 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。
A.2.4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。
A.2.5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。
A.3检测仪器及对检测单位和人员的要求A.3.1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。
抗横移板式橡胶支座力学性能实验研究及数值分析
类型
普通 A型 B型 C型
10 / MPa 10 10 10 10
压缩
压缩 试验值
（mm） 4 / MPa （mm）
模拟值
0.42
4
0.17 471.03 481.50
偏差
2.22
0.78
4
0.33 318.27 326.18 2.49
0.78
4
0.32 319.56 327.45 2.47
0.70
23
橡胶支座界面应力分析
对板式橡胶支座的破坏研究发现：支座的局部损伤首先表现是橡胶层与 钢板的剥落，其次到橡胶层的开裂，最后为裂纹的扩展，直至支座失效。
板式橡胶支座内部橡胶层与加劲钢板的剥离强度为10MPa，橡胶的拉伸 强度为17MPa。如果橡胶与钢板之间界面剪切应力大于10MPa，那么橡 胶与钢板的粘接处就可能产生空穴而导致剥离。
20
计算模型
加劲钢板：SOLID45 ，5MPa，v
橡胶：hyper58 ，v（近似不可压缩） 应变能函数采用二参数的Mooney-rivilin模型
，
考虑到橡胶与加劲钢板在正常工作状态下始 终都粘接在一起，不存在相对位移。因而橡胶和 钢板之间采用共用节点。
21
数值分析值与试验值对比
橡胶支座抗压弹性模量试验值与数值分析值对比
7
抗压弹性模量实测值与理论值对比
支座 类型
普通
抗压弹性模量E/MPa
试样1 试样2 试样3 平均值
481.74 464.58 466.89 471.03
理论值
481.02
偏差
2.70
A型 321.01 319.65 314.17 318.27 481.02 33.69
板式橡胶支座的产品用途及板式支座安装方法
板式橡胶支座的产品用途及板式支座安装方法：板式橡胶支座主要适用于公路桥梁、铁路桥梁、城市立交桥。
主要功能是将上部的反力可靠地传递给墩台，并同时能完成梁体结构由于制动力、温度、混凝土的收缩徐变及荷载作用等引起的水平位移及梁端的转动。
板式支座允许水平力为竖向的10％，允许转角不小于40“，摩擦系数0.04－0.06，活动支座水平位移量50mm－250mm，分5级。
荷载等级100KN－15000KN。
板式橡胶支座的性能特点：板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板硫化、粘合而成，它有足够的竖向刚度，能将上部构造的反力可靠的传递给墩台，有良好的弹性，以适应梁端的转动；又有较大的剪切变形能力，以满上部构造的水平位移。
如果在板式橡胶支座表面粘复一层1.5mm-3mm的聚四氟乙烯圆形板式橡胶支座，制造成聚四氟乙烯滑板式橡胶支座。
它除了竖向钢度与弹性变形，能承受垂直荷载及适应梁端转动外，因聚四氟乙烯板的低磨擦系数，可使梁端在四氟板表面向内滑动，水平位移不受限制；特别适宜中、小荷载，大位移量的桥梁使用。
桥梁板式橡胶支座在安装时要注意哪此事项：板式橡胶支座不仅技术性能优良，还具有构造简单，价格低廉，无需养护，易于更换，缓冲隔震，建筑高度低等优点。
因而,在桥梁界颇受欢迎，被广泛应用。
对于支座的正确就位先使支座和支承垫石按设计要求准确就位。
架梁落梁时，T型梁的纵轴线要与支座中心线重合；板梁、箱梁的纵轴线与支座中心线相平行。
为落梁准确，在架第一跨板梁或箱梁时，可在梁底划好二个支座的十字位置中心，在梁的端立面上标出两个支座的位置中心线的铅直线，落梁时使之与墩台上的位置中心线相重合。
以后数跨可依照第一跨梁为基准进行。
在架梁落梁时要平稳，防止压偏或产生初始剪切变形,大家可以参考铁路桥梁板式橡胶支座规格表。
在安装T型桥梁时，若橡胶支座比梁筋底宽，则应在支座与梁筋底之间加设比支座大的钢筋混凝土垫块或厚钢板做过渡层，以免支座局部受压，而形成应力集中。
公路桥梁板式橡胶支座技术标准JTT4-2004
中华人民共和国交通行业标准JT／T 4－2004代替JT／T 4--1993,JT3132.3--90公路桥梁板式橡胶支座2004-03-17发布 2004-06-1实施中华人民共和国交通部发布公路桥梁板式橡胶支座1 范围本标准规定了公路桥梁板式橡胶支座产品的分类、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、储存、运输、安装和养护的要求。
本标准适用于公路桥梁所用矩形、圆形板式橡胶支座。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定(eqv IS037：1994) GB/T 912碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T 1682硫化橡胶低温脆性的测定---单试样法(eqv lS0812：1991)GB/T 3280不锈钢冷轧钢板GB/T 3512硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验(eqv IS0188：1998)GB/T 6031硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定(10～100IRHD)(idt IS048：1994) GB/T 7759硫化橡胶或热塑性橡胶在常温、高温和低温下压缩永久变形的测定(eqv ISO 815：1991)GB/T 7760硫化橡胶与金属粘合的测定——单板法(eqv IS0813：1986)GB/T 7762硫化橡胶耐臭氧老化试验——静态拉伸试验法(neq IS01431／1：1989)GJB 3026聚四氟乙烯大型板材规范HG/T 2198硫化橡胶物理试验方法的一般要求HG/T 2502 5201硅脂JT 391公路桥梁盆式橡胶支座JJG 175非金属拉力、压力和万能试验机检定规程JTG 1362公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范3 产品分类及代号3.1产品分类3.1.1按结构型式分为：a)普通板式橡胶支座区分为矩形板式橡胶支座(代号GJZ)、圆形板式橡胶支座(代号GYZ)；b) 四氟滑板式橡胶支座区分为矩形四氟滑板橡胶支座(代号GJZF4)、圆形四氟滑板橡胶支座(代号GYZF4)。
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板式橡胶支座抗压弹性模量试验分析
1.概述近年来我国交通事业发展迅速，桥梁作为我国重要社会基础设施的
地位愈显突出，在国民经济和居民日常生活中发挥着重要作用。
桥梁支座是桥粱结构的重要组成部分，直接影响桥梁的使用寿命和结构安全，其中板式橡胶支座由于其具有构造简单、性能可靠、安装更换方便、造价低等优点，被广泛应用于公路、城市桥梁建设中。
桥梁支座的作用，一方面是将上部结构的作用力传递给桥墩；另一方面则应适应梁体因温度、混凝土的收缩徐变及荷载作用下引起的水平位移和挠曲引起的梁体转动。
橡胶支座能很好地满足这方面的要求，因此得到普遍推广。
2.设计问题
板式橡胶支座是由橡胶层和钢板层叠加在一起构成的，其设计应符合JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中8.4要求。
支座使用阶段平均压应力限值为10MPa，常温下支座的剪变模量为1.0MPa。
橡胶支座的弹性模量和形状系数按下式计算：
弹性模量 E=5.4GS2
矩形支座 S= l a l b/2t e(l a+l b)
圆形支座 S=d0/4t e
支座的形状系数取5≤S≤12使用。
形状系数S的定义为：S=有效承压面积÷单层橡胶侧表面积。
板式支座的分类、技术要求、试验方法、及检验规则同时要满足行
业标准JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》中要求同时行业JT/T 663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》作为前者的补充配套其使用。
JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》4.6节支座内在质量描述道：
表1 支座剖面要求
可见支座的中间胶层厚度应分别为5mm、8mm、11mm及15mm。
同时JT/T 663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》所给出的参数中，中间胶层也是这几个数据，只是做了详细的划分，橡胶支座边长或直径为100mm≤l(d0)≤200mm时，中间胶层厚度为5mm，钢板厚度为2mm，支座边长或直径为250mm ≤l(d0)≤350mm时，中间胶层厚度为8mm，钢板厚度为3mm，支座边长或直径为400mm≤l(d0)≤450mm时，中间胶层厚度为11mm，钢板厚度为4mm，支座边长或直径为500mm≤l(d0)≤650mm时，中间胶层厚度为15mm，钢板厚度为5mm，支座边长或直径为700mm≤l(d0)≤800mm时，中间胶层厚度为18mm，钢板厚度为5mm。
而这些数据正是影响支座形状系数，进而影响支座弹性模量。
常用支座的参数及计算结果统计如下表1：
表2 常用支座参数及计算结果
通过表上数据可以看出，在支座直径不同，内部剖面结构相同的情况下，形状系数和抗压弹性模量有很大的差别。
根据JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》附录A.4.1.2所给出实测弹性模量计算公式
，实测弹性模量为应力差和相对应变差的比值。
应力
差是个定值6MPa ，因此在胶层总厚度相同时，不同直径的支座在同应力下应变有很大的差别。
我们通过大量的试验得出一种规律， JT/T 663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》的天然胶支座实测抗压弹性模量普遍在300MPa ~500MPa 之间，数根据JT/T 4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》4.1表1要求，实测抗压弹性模量E 1=E ±20%E ，形状系数大的支座普遍为负值，直径350mm 的支座尤为明显，其值基本都为负值，且多在E 1=E-20%E 的界线上。
3.一级精度仪器，最小刻度是量程的1%。
根据行业标准JT/T 4-2004规定，
适用范围为0.4%~90%，我们所用的仪器是10000kN电液伺服压剪系统，则其使用范围就是40kN~9000kN，根据标准要求，一块极限和抗压弹模
图1 10000kN电液伺服压剪系统
都能做的板式支座，只有60kN~1200kN是参与抗压弹性模量的精确计算的。
而1200kN以上我们只能在极限抗压中用到，其精确度不需弹膜那么高，应力只要大于70MPa即可。
据检定知，10000kN电液伺服压剪系统1000kN以内准确性较差，又根据检定规程JJG 391-2009 《力传感器》7.2.5.5规定，检定点要均匀分布，一般不少于5个点，推荐使用8个点（10%，20%，30%，40%，50%，60%，80%，100%），而我们采用的是10点（10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%）也是我们仪器软件中最大检定计入点数。
据近几年的检定数据观察分析，我们的仪器在1000kN~10000kN范围内准确值在5‰以内，而在1000kN以内的比较中，最大的误差在30%。
因10000kN电液伺服压剪系统体型较大，横梁丝杆螺纹较粗，且未安装横梁抱死装置，从而增加了实测抗压弹性模量的误差，支座越小越明显。
图2 200mm×35mm支座应力—应变实测曲线
图3 400mm×84mm支座应力—应变实测曲线结论：设计方面，板式橡胶支座的应按照JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中8.4要求，S取值为5≤S≤12范围，结构尺寸根据实际桥梁状况设计，可不完全依照JT/T 663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》中所规定的尺寸参数。
仪器方面，不要一味的追求量程大，我建议同机不同传感器，我们可以在仪器上安装可替换式力传感器，根据不同试验项目，换不同力传感
器，以确保试验的准确性。