板式橡胶支座容许转角试验的计算研究.pdf

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第5期
广东土本与建筑
No5
2003年5月
GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
MAY 2008
板式橡胶支座容许转角试验的计算研究
周希平1朱奇伟2强群1徐栋卿
(1、华南理工大学土木交通学院广州510641;2、中山市建设工程质量监督检测站广东中山528403)
要:通过对标准要求的容许转角试验的过程计算分析发现,橡胶支座的容许转角与抗压弹性模量之间存在
一定的相互关系,容许转角的达标区域完全可以通过抗压弹性模量来计算界定,从而尺需进行抗压弹性模量试
验,就可以根据试验值是否满足界定范来荻得该橡胶支座容许转角的结果评价。
关键词:容许转角;抗压弹性模量;结果评价
根据试验数据,容许转角正切值采用下式计算
引盲
tan=(△1+△g)/(2)
式中:△1和△R分别为左右位移计读数的平均值。
板式橡胶支座的脱空是支座病害中最常见的一
由于垂直承压力和转动共同影响产生的压缩变
种,对支座正常使用的危害巨大,它一方面会造成支形值按下式计算
座单边受压力过大、脱空边根本不承受压力,支座受
压侧压应力成倍增加,加速支座裂纹的出现,同时加式中:△c为支座最大承压力R时试样累积压缩变
大了支座与空气的接触面积,加速橡胶老化,大幅降形值。
低支座的使用寿命;另一方面使梁体计算图式与实
在实际转角下,试样边缘的变形值为
际不相符合,实际桥梁受力行为与设计状态不一致,
△o=tanO·n/2
并加速墩顶桥面铺装破坏,因此在支座使用过程中其中,l为支座的短边尺寸或直径。支座边缘的最小
严禁支座局部脱空。根据标准,控制其局部脱空的变形值为
个试验指标就是容许转角的正切值,新旧标准均从
△in=△2-△
试验的角度规定了试验和计算方法,容许转角试验是
由△m来判断在预期转角下支座边缘是否脱空,
通过在两个橡胶支座间放置1块刚度大的钢板来实当△。<0时即认为支座已经脱空。
现的,如图1所示。
2新旧标准对容许转角试验的要求
上压板
钢返
2.1新标准对试验设备的要求
位移计
新标准对检测用试验机和设备作出了规定,要
橡胶支座
コ上压板
求上下压板有足够的刚度;检测用计量器具要求用
千斤顶
高精度位移传感器(精度O.00lm),而旧标准则为
百分表(精度0.0lmm)。具体的设备要求见表1。
图1容许转角试验装量示意图
表1新老版本标准对检测设备精度要求的比较
试验步骤如下:在预压3次后,预压最大值为平
标准
JTT4-2004
JT/ 4
均压应力σ=10MPa,然后卸载至1.0MPea,再按抗压
JYT3132.3-90
弹性模量试验要求增至σ,采集支座变形数据,绘制试精度(%)及104-90(竖向力
应力~应变曲线图。维持该应力水平不变,用千斤顶验使用范固(%)t1:10-99(水平力
0.5;15~85
对中间钢板施加向上的力,使其达到预期转角的正机施力速率(OMPg/s)
0.030.04
未规定
切值(偏差≤5%),保持5min后,记录千斤顶的力值变形乗直、水平变形(mm)
0.01
0.01:5.0
和位移计的数值。
器具转角变形(mm)
0.001
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2008年5月第5期
周希平等:板式橡胶支座容许转角试验的计算研究
MAY 20D8 No5
2.2新旧标准计算和评定上的差别
在JTGD62-2004中同时规定了橡胶层的总厚
新标准中未规定转动力臂L的长度,旧标准则度必须满足:圆形橡胶支座d/10≤≤d/5;矩形橡
明确为L=-600mm。对于△c的定义,新、旧标准分別胶支座/10≤な≤5,因此式(8)的分母将不为零。
试件承受支座最大承压力R时和垂直荷载N时的
因此只要实测抗压弹性模量满足式(⑧,该橡胶支
累积压缩变形值,后者还说明可以采用抗压弹性模座的容许转角即能满足标准要求。标准规定E。为:
量试验值。这里应从容许转角试验时所施加的最大
E。=5.4G·S2
压力来理解,新标准的支座最大承压力R时即在做
其限制范围为E。-4.32G?S2≤E.≤6.48G-S=Enm。
容许转角试验时,支座承受到的最大压力也即平均
我们可以先利用式(8)来比较E。所落定的区域:
压应力=1OMPa,这样就与旧标准不相冲突。
a.当E6≤Em时,容许转角所要求的弹性模量
新标准未对试验结果进行定量评定,而旧标准E。与抗压弹性模量限制范围无重合区域,即使试验
JT3132.3-90明确给出试样的容许转角正切值:当的抗压弹性模量满足要求,试验的容许转角也无法
转角为1/300(混凝士桥)或1/500(钢桥),试样边缘满足要求。这就关系到橡胶支座的设计问题,必须改
最小变形值△,≥0,可认为试样容许转角是满足要变单胶层厚度和橡胶尺寸来化解这一矛盾。
求的。
b.当Emn≤Ee≤E。时,抗压弹性模量的限制范
围改为Emn≤Eo≤E,只要抗压弹性模量的试验值落
3容许转角的试验计算
在这一区域,容许转角也必然满足标准要求
c.当E≥E。时,两者的重合区域为抗压弹性模
3.1试验过程的计算
量的限制范围[Emn,Em],只要抗压弹性模量的试验
对于已知规格型号的橡胶支座,其容许转角可偵落在这一区域,则容许转角也必然满足标准要求。
以按以下步骤进行计算:根据标准规定的试验,首先
从上述分析可以得到,在完成抗压弹性模量试
施加压应力至平均压应力o=10MPa,使试样产生垂验后,容许转角试验就已没有必要,只需比较E。和
直压缩变形,根据JTGD62-2004《公路钢筋混凝土Emn及Zm,以及观察试验抗压弹性模量,就能得到
及预应力混凝土桥涵设计规范》规定,该变形值为:容许转角是否可以满足要求的结论。
Rt。Rate
3.2E算例(见表2)
对于GYZ250x66,可以得到E=642.6MPa,标
该变形值即为支座最大承压力R时试样累积
表2橡胶支座设计参数
压缩变形值,即△c=。m,将σ=R。/A。=10MPa,橡胶
规格型号
加劲钢板(m)『胶层厚度(mm)形状
弹性体积模量E=2000MPa代入,得:
尺寸厚度层数总胶层中间单层系数
△c=10-(1/E。+1/2000(5)
CY2p250x66p2402948510.9
然后用千斤顶对中
CYZp500x75p49036
12.25
间钢板施加向上的力,
准限制范围为514~771MPa。根据式(8),有
钢板产生转动,上下试
E≤Ee=(600。)/(-3)=2717MPa
样边缘产生压缩和回弹图2橡胶支座压缩和
于是试验抗压弹性模量满足要求的区域仍然为
两个相反变形,如图2。
回弹变形示意图
标准限制范围,只要试验抗压弹性模量满足该范围,
可以看出,要保证支座
则容许转角也将完全满足要求,橡胶支座不会脱空。
不脱空,其最大可能的回弹量为最大的压缩量