板式橡胶支座抗压弹性模量试验分析Word文档格式.doc
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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=lalb/2te(la+lb)
圆形支座S=d0/4te
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/T4-2004《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/T4-2004《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
名称
解剖检验标准
锯开后胶层厚度
胶层厚度应均匀,t1为5mm或8mm时,其偏差为±
0.4mm;
为11mm时,其偏差不得大于±
0.7mm;
为15mm时,其偏差不得大于±
1.0mm
可见支座的中间胶层厚度应分别为5mm、8mm、11mm及15mm。
同时JT/T663-2006《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
规格尺寸mm
钢板厚度/mm
钢板层数
橡胶层厚度/mm
橡胶层层数
形状系数
抗压弹性模量/MPa
150×
28
2
4
5
3
7.00
265
200×
35
9.50
487
250×
52
8
7.50
304
300×
63
6
9.06
443
350×
74
7
10.62
610
400×
84
11
8.86
424
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/T4-2004《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/T663-2006《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/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》4.1表1要求,实测抗压弹性模量E1=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E1=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/T4-2004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110000kN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JJG391-2009《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2200mm×
35mm支座应力—应变实测曲线
图3400mm×
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JTGD62-2004《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/T663-2006《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。