支座及伸縮裝置

1、1 1第十八章 支座及伸縮裝置支座概述n18.1 支座n18.1.1 概述n橡膠支座廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、城市橋梁支座和建筑工程框架基礎(chǔ)，支座將上部結(jié)構(gòu)的荷載可靠地傳遞給橋墩和基礎(chǔ)， 并且有較大的剪切變形能力，以滿足上部結(jié)構(gòu)的水平位移及轉(zhuǎn)角，同時起減振抗振作用。為了保證橡膠支座的規(guī)范使用，交通部組織修訂了產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁板式橡膠支座JT/T4-2004，于2004年6月1日開始實(shí)施。支座概述n該版標(biāo)準(zhǔn)在引用標(biāo)準(zhǔn)、定義和符號、試樣、試驗(yàn)要求、性能測定方法、測定結(jié)果數(shù)值修約及性能測定結(jié)果準(zhǔn)確度闡述等方面都作了較大修改和補(bǔ)充。為了吸收國際上的先進(jìn)技術(shù)成果，使國家標(biāo)準(zhǔn)逐漸與國際接軌，我國首次制定：

2、n1.橡膠支座 第1部分：隔震橡膠支座試驗(yàn)方法 GB/T20688.1-2007n2.橡膠支座 第2部分：橋梁隔震橡膠支座 GB/T 20688.2-2006支座概述n3.橡膠支座 第3部分：建筑隔震橡膠支座 GB/T 20688.2-2006n4.橡膠支座 第4部分：普通橡膠支座 GB 20688.4-2007n于2007年10月1日開始實(shí)施。目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁板式橡膠支座JT/T4-2004和國標(biāo)橡膠支座都在使用。n本節(jié)重點(diǎn)介紹目前在橋梁上應(yīng)用較多的普通橡膠支座，同時簡要介紹正處于推廣應(yīng)用階段的隔震橡膠支座。支座分類n18.1.118.1.1分類n橡膠支座主要分為兩類： 普通橡膠支座和隔

3、震橡膠支座。n普通橡膠支座用于房屋、橋梁或其他結(jié)構(gòu)，主要起承壓和豎向減振作用，主要包括板式橡膠支座和盆式橡膠支座。n隔震橡膠支座是在地震區(qū)，用于房屋、橋梁或其他結(jié)構(gòu)隔震的橡膠支座，包括天然橡膠支座（LNB）、鉛芯橡膠支座（LRB）和高阻尼橡膠支座（HDR）。支座圖片盆式橡膠支座板式橡膠支座支座圖片QGZ球型鋼支座支座圖片四氟滑板式橡膠支座支座圖片錫宜高速公路 支座檢測、調(diào)整、更換支座圖片壓剪試驗(yàn)設(shè)備板式橡膠支座n18.1.2.1 18.1.2.1 板式橡膠支座構(gòu)造n板式橡膠支座：通常由若干層薄鋼板作為加勁層。由于橡膠片之間的加勁層能起阻止橡膠片側(cè)向膨脹作用，從而顯著提高了橡膠片的抗壓強(qiáng)度和支座

4、的抗壓剛度。n板式橡膠支座：分為普通板式支座和四氟滑板式橡膠支座，按外形可分為圓形和矩形兩種。n普通板式橡膠支座應(yīng)至少由兩層以上加勁鋼板，且鋼板全部包在橡膠彈性材料內(nèi)形成的支座，其結(jié)構(gòu)見圖18-1。n四氟滑板橡膠支座是在普通板式橡膠支座頂面粘結(jié)一塊一定厚度的聚四氟乙烯板材形成的支座，其結(jié)構(gòu)見圖18-2。板式橡膠支座板式橡膠支座n18.1.2.2 18.1.2.2 主要技術(shù)參數(shù)n板式橡膠支座的主要力學(xué)性能參數(shù)有：n1.形狀系數(shù)（S）；n2.抗壓彈性模量（E）；n3.抗剪彈性模量（G）；n4.極限抗壓強(qiáng)度（Ru）；n5.轉(zhuǎn)角正切（ tan ）；n6.四氟板與不銹鋼板表面摩擦系數(shù)(f )。板式橡膠支

5、座n根據(jù)試驗(yàn)分析，抗壓彈性模量E、抗剪彈性模量G、極限抗壓強(qiáng)度（Ru）和轉(zhuǎn)角正切（ tan ）的數(shù)值，均與支座的形狀系數(shù)S有關(guān)。n板式橡膠支座的形狀系數(shù)的定義為支座有效承壓面積與單層橡膠層的側(cè)表面積之比。n 對于圓形支座： （18-1） n 對于矩形支座： (18-2 ) n式中 圓形加勁鋼板的直徑，mm； 矩形支座加勁鋼板短邊尺寸，mm； 矩形支座加勁鋼板長邊尺寸，mm； 中間單層橡膠層的厚度，mm。n公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTGD62-2004）中規(guī)定：S控制在512范圍內(nèi)。0dal0bl01toboaoboalltllS12104tdS 板式橡膠支座n18.1.2.3

6、 18.1.2.3 檢測依據(jù)n1.公路橋梁板式橡膠支座JT/T4-2004n2.橡膠支座 第4部分：普通橡膠支座GB20688.4-2007n18.1.2.4 18.1.2.4 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作n1.試樣準(zhǔn)備n（1）橋梁支座成品力學(xué)性能試驗(yàn)應(yīng)采用實(shí)體支座，當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備能力受到限制 時，經(jīng)與用戶協(xié)商可選用小型支座或特制試樣進(jìn)行試驗(yàn)；n（2）試樣的技術(shù)性能應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；n（3）試樣的長邊、短邊、直徑、中間層橡膠片厚度、總厚度等，均以該種試 樣所屬規(guī)格系列中的公稱值為準(zhǔn)；n（4）摩擦系數(shù)試驗(yàn)使用的試樣；n不銹鋼板試樣，應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定的要求，試樣為矩形，且每一邊應(yīng)超出支座試樣相應(yīng)邊長100mm

7、,厚度不應(yīng)小于2mm，并應(yīng)焊接在一塊基層鋼板上。四氟滑板支座的平面尺寸和厚度不作統(tǒng)一規(guī)定。板式橡膠支座n2.試樣停放與試驗(yàn)條件 試樣在標(biāo)準(zhǔn)溫度為23 5的試驗(yàn)室內(nèi)停放24h，并在該標(biāo)準(zhǔn)溫度內(nèi)進(jìn) 行試驗(yàn)。且不能有腐蝕性氣體及影響檢測的震動源。n3.試驗(yàn)用設(shè)備、儀器n（1）壓力試驗(yàn)機(jī)的示值相對誤差最大允許值為1.0%，并應(yīng)具有正確的加 載中心。加載時應(yīng)平穩(wěn)無震動。壓力機(jī)的使用負(fù)荷可在其滿負(fù)荷的 0.4%90%范圍內(nèi)。n（2）試驗(yàn)中使用的測量儀表應(yīng)定期檢定。n（3）試驗(yàn)中使用的帶有測力裝置的干斤頂，其千斤頂和測力計的使用負(fù)荷可 在其滿量程的1%90% 范圍內(nèi)。n（4）橡膠支座縱向抗壓（剪）彈性模量測

8、試系統(tǒng)由壓力試驗(yàn)機(jī)、壓力傳感器 、位移傳感器、信號調(diào)理器模塊，與專用檢測軟件組成。板式橡膠支座n18.1.2.5 18.1.2.5 試驗(yàn)方法 n1.實(shí)測抗壓彈性模量方法步驟準(zhǔn)備試驗(yàn)： 將支座置于試驗(yàn)加載裝置的承壓板上，上下承壓板與支座接觸面不得有油污；對準(zhǔn)中心，緩慢加荷至壓應(yīng)力為1.0 MP在承壓板四角對稱安裝四只位移計； 進(jìn)行預(yù)壓：將壓應(yīng)力以（0.03-0.04）MP/S的速率連續(xù)地增至平均壓應(yīng)力=10 MP，持續(xù)2分鐘，然后以連續(xù)均勻的速度將壓應(yīng)力卸至1.0 MP，持續(xù)5分鐘，記錄初始值，繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖，預(yù)壓三次； 正式加載：每一加載循環(huán)自1.0 MP開始，將壓應(yīng)力以（0.03-0.04

9、）MP/S的速率均勻加載至4 MP，持續(xù)2分鐘后，采集支座變形值，然后以同樣速率每2 MP為一級逐級加載，每級持續(xù)2分鐘，采集支座變形數(shù)據(jù)，直至平均壓應(yīng)力為為止，繪制的應(yīng)力-應(yīng)變圖應(yīng)呈線性關(guān)系。然后以連續(xù)均勻的速度卸載至壓應(yīng)力為1.0 MP。分鐘后進(jìn)行下一加載循環(huán)，加載過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行三次；板式橡膠支座n1.實(shí)測抗壓彈性模量 E1- 實(shí)測抗壓彈性模量，精確至1MPa； 第4 MPa級壓應(yīng)力和累計壓縮應(yīng)變值； 第10 MPa級壓應(yīng)力和累計壓縮應(yīng)變值；n結(jié)果計算：以承壓板的四角所測得的變位平均值作為各級荷載作用下試樣的累計壓縮變形值，按橡膠層的總厚度，求出在各級荷載作用下試樣的累計壓縮應(yīng)變值。注意：

10、1.抗壓彈性模量結(jié)果為三個加載循環(huán)結(jié)果的算術(shù)平均值； 2.各單項(xiàng)結(jié)果與算術(shù)平均值間的偏差應(yīng)為3%的算術(shù)平均值； 3.超過3%，應(yīng)重新復(fù)核檢驗(yàn)一次，仍超，請檢修設(shè)備。4104101E44，1010，板式橡膠支座n2.實(shí)測抗剪彈模方法步驟 準(zhǔn)備試驗(yàn)：準(zhǔn)備試驗(yàn)：在試驗(yàn)的承載板上，應(yīng)使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，使試樣及中間鋼板的對稱軸和試驗(yàn)的承載板中心軸處在同一垂直面上，精度應(yīng)小于1%的試樣短邊尺寸。為防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，應(yīng)在上下承載板和中間鋼拉板上粘貼高摩擦板，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性；n 在承壓板水平向安裝兩只大標(biāo)距的位移計（百分表）；將壓應(yīng)力以（0.03-0.04）MP/

11、S的速率連續(xù)地增至平均壓應(yīng)力=10 MP，繪制應(yīng)力-時間圖，并在整個抗剪試驗(yàn)過程中保持不變； 調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的剪切試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，使水平油缸，負(fù)荷傳感器的軸線和中間鋼拉板的對稱軸重合；預(yù)加水平力：預(yù)加水平力： 以（0.002-0.003）MP/S的速率連續(xù)地施加水平剪應(yīng)力至剪應(yīng)力=1.0 MP，持續(xù)分鐘，然后以連續(xù)均勻的速度卸至剪應(yīng)力為0.1 MP，持續(xù)5分鐘，記錄初始值，繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖，預(yù)壓三次；板式橡膠支座 正式加載：正式加載： 每一加載循環(huán)自=0.1 MP開始，每級剪應(yīng)力增加0.1 MP，持續(xù)法分鐘，采集支座變形數(shù)據(jù)，至=1.0 MP為止，繪制的應(yīng)力-應(yīng)變圖應(yīng)呈線性關(guān)系。然后以連續(xù)均勻的速度卸載

12、至剪應(yīng)力為0.1 MP。分鐘后進(jìn)行下一加載循環(huán)試驗(yàn)，加載過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行三次；結(jié)果計算：結(jié)果計算：以各級荷載作用下百分表測出試樣累計水平變形值，按橡膠層總厚度，求出各級荷載作用下累計剪切應(yīng)變值。實(shí)測抗剪彈量按公式計算。3 . 00 . 13 . 00 . 11G G1 實(shí)測抗剪彈性模量，精確至1%，MPa 第0.3MPa級剪應(yīng)力和累計剪切應(yīng)變值 第1.0MPa級剪應(yīng)力和累計剪切應(yīng)變值，3 . 03 . 0，0 . 10 . 1板式橡膠支座n注意： 每對檢驗(yàn)支座所組成試樣的實(shí)測抗剪彈性模量G 為該試樣三次加載所得到的三個結(jié)果的算術(shù)平均值。但各單項(xiàng)結(jié)果與算術(shù)平均值之間的偏差應(yīng)不大于算術(shù)平均值的3%，

13、否則應(yīng)對該試樣重新復(fù)核試驗(yàn)一次，如果仍然超過3%，應(yīng)請?jiān)囼?yàn)機(jī)生產(chǎn)廠專業(yè)人員對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢修和檢定,合格后重新進(jìn)行試驗(yàn)。板式橡膠支座n3.抗剪粘結(jié)性能試驗(yàn) n 整體支座抗剪粘結(jié)性能試驗(yàn)方法與抗剪彈模方法相同。 n 將壓應(yīng)力以（0.03-0.04）MP/S的速率連續(xù)地增至平均壓應(yīng)力=10 MP，繪制應(yīng)力-時間圖，并在整個抗剪試驗(yàn)過程中保持不變。然后以（0.002-0.003）MP/S的速率連續(xù)地施加水平剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到2 MP，持續(xù)分鐘后，水平力以連續(xù)均勻的速度卸載。在加卸載過程中繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖。試驗(yàn)過程中隨時觀察試件受力狀態(tài)及變化情況。水平力卸載后試件是否完好無損。板式橡膠支座n4.抗剪老

14、化試驗(yàn)n將試件置于老化箱內(nèi)，在（702）的溫度下經(jīng)72小時后取出，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（235）下，停放48小時后，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（235）下進(jìn)行抗剪老化試驗(yàn)，試驗(yàn)與抗剪彈模方法步驟相同。板式橡膠支座n 5. 實(shí)測摩擦系數(shù)方法步驟（1）將四氟滑板支座與不銹鋼板試件按規(guī)定擺放，對準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)承載板中心位置，精度應(yīng)小于1%的試件短邊尺寸。試驗(yàn)時應(yīng)將四氟滑板試件的儲油槽注滿5201-2硅脂油；（2）將壓應(yīng)力以（0.03-0.04）MP/S的速率連續(xù)地增至平均壓應(yīng)力，繪制應(yīng)力-時間圖，并在整個摩擦系數(shù)試驗(yàn)過程中保持不變。其預(yù)壓時間為1小時；（3）以（0.002-0.003）MP/S的速率連續(xù)地施加水平力， 直至橡膠支座

15、試樣與不銹鋼板試樣接觸間發(fā)生滑動時為止，記錄此時的水平剪應(yīng)力值，加載過程連續(xù)進(jìn)行三次。（4） 摩擦系數(shù)計算公式： =/ =H/A0 =P/ A0n注：A0為支座有效承壓面積。n（5） 結(jié)果判定：每對試樣的摩擦系數(shù)為3次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值。板式橡膠支座n判定規(guī)則 1）實(shí)測的抗壓彈模與容許值偏差在20之內(nèi)，則滿足要求； 2）實(shí)測的抗剪彈模與容許值的偏差在15之內(nèi)，則滿足要求的； 3）在兩倍的剪應(yīng)力作用下，橡膠層未被剪壞，中間層鋼板未斷裂錯位，卸載后，支座變形恢復(fù)正常，則認(rèn)為是滿足抗剪粘結(jié)性能要求；4）試件老化抗剪彈模與規(guī)定抗剪彈模的偏差在15之內(nèi)，則滿足要求；5）實(shí)測剪切角正切值符合容許剪切角正

16、切值，則認(rèn)為是滿足要求的；板式橡膠支座n6）在不小于70MPa的壓應(yīng)力時，橡膠層未被擠壞，中間層鋼板未斷裂，四氟板與橡膠未發(fā)生剝離，則認(rèn)為極限抗壓強(qiáng)度是滿足要求；7）實(shí)測摩擦系數(shù)符合容許摩擦系數(shù)，則認(rèn)為是滿足要求的； 8）試件的轉(zhuǎn)角正切值，混凝土和鋼筋混凝土橋梁在1/300，鋼橋梁在1/500時，試件邊緣最小變形值大于或等于零時，則認(rèn)為轉(zhuǎn)角滿足要求； 9）三塊（或三組）試樣中，有兩塊（或兩組）不能滿足要求時，則認(rèn)為該批產(chǎn)品不合格。若有一塊（或一組）不能滿足要求，則應(yīng)重新抽取三塊（或三組）試樣進(jìn)行試驗(yàn)，若仍有一塊（或一組）不能滿足要求時，則也認(rèn)為該批產(chǎn)品不合格。板式橡膠支座支座極限抗壓強(qiáng)度板式橡

17、膠支座支座抗壓彈性模量盆式橡膠支座n18.1.3.1 18.1.3.1 盆式橡膠支座構(gòu)造n盆式橡膠支座是用設(shè)置在鋼盆中的橡膠板承壓和轉(zhuǎn)動，用聚四氟乙烯板和不銹鋼板之間的平面滑動來適應(yīng)橋梁的位移要求。n按其結(jié)構(gòu)和使用性能分為雙向活動支座、單向活動支座和固定支座。新標(biāo)準(zhǔn)JT/T391-2009公路橋梁盆式支座增加了減震型固定支座和減震型單向活動支座。n（參見圖18-6、圖18-7、圖18-8）盆式橡膠支座n18.1.3.2 主要技術(shù)參數(shù)n豎向承載力、水平承載力、轉(zhuǎn)角、摩擦系數(shù)等。n18.1.3.3 檢測依據(jù) （1）公路橋梁盆式支座JT /T 391-2009 （2）橡膠支座 第4部分：普通橡膠支座

18、 GB/T 20688.4-2007 （3）鐵路橋梁盆式橡膠支座TB/T2331-2004 （4）橋梁球形支座GB/T 17955-2009盆式橡膠支座n18.1.3.4 試驗(yàn)方法n豎向承載力試驗(yàn)盆式橡膠支座盆式橡膠支座盆式橡膠支座盆式橡膠支座盆式橡膠支座n18.1.3.5 評判原則（5條）n1.盆式支座的豎向壓縮在豎向設(shè)計荷載作用下，支座壓縮 變形值不得大于支座總高度的2%，鋼盆盆環(huán)上口徑向 變形不大于盆環(huán)外徑的0.05%。實(shí)測的荷載豎向壓縮 變形曲線和荷載盆環(huán)徑向變形曲線呈線性關(guān)系，且卸 載后殘余變形小于支座設(shè)計荷載下相應(yīng)變形的，該 支座的豎向承載力為合格。n2. 試驗(yàn)支座豎向轉(zhuǎn)動角度不小

19、于0.02rad。支座正常工作 時，支座豎向轉(zhuǎn)動角度不大于0.02rad。盆式橡膠支座n3. 加5201硅脂潤滑后，常溫型活動支座摩擦系數(shù) 不大于0.030。加5201硅脂潤滑后，耐寒型活 動支座摩擦系數(shù)不大于0.060。n4. 支座各項(xiàng)試驗(yàn)均為合格，判定該支座為合格支 座。試驗(yàn)合格的支座，試驗(yàn)后可繼續(xù)使用。n5. 試驗(yàn)支座在加載中出現(xiàn)損壞，則該支座為不合 格。盆式橡膠支座支座豎向承載力性能測試曲線盆式橡膠支座支座豎向承載力性能隔震橡膠支座n18.1.4.1 18.1.4.1 隔震橡膠支座構(gòu)造n1.天然橡膠支座（LNB）：是用天然橡膠制成的支座,中間不含鉛芯。以區(qū)別鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座

20、。n2.鉛芯橡膠支座（LRB）：是內(nèi)部含有用來增加阻尼的豎向鉛芯的支座（圖18-11）。n3.高阻尼橡膠支座（HDR）：是用復(fù)合橡膠制成的具有較高阻尼性能的支座，與天然橡膠支座構(gòu)造基本相同。隔震橡膠支座n18.1.4.3 18.1.4.3 檢驗(yàn)依據(jù)n1.橡膠支座 第1部分：隔震橡膠支座試驗(yàn)方法 GB/T20688.1-2007n2.橡膠支座 第2部分：橋梁隔震橡膠支座 GB20688.2-2006n3.橡膠支座 第3部分：建筑隔震橡膠支座 GB20688.3-2006n4.建筑隔震橡膠支座JG118 -2000隔震橡膠支座n18.1.4.4 18.1.4.4 試驗(yàn)方法n1. 壓縮性能試驗(yàn)（見教

21、材387頁）n2. 剪切性能試驗(yàn)（見教材387頁）隔震橡膠支座n（1）壓縮性能試驗(yàn) （見教材387頁）n（2）剪切性能試驗(yàn) （見教材387頁）隔震橡膠支座隔震橡膠支座隔震橡膠支座隔震橡膠支座隔震橡膠支座橋梁伸縮裝置n18.2.伸縮裝置n18.2.1 概念n1.橋梁伸縮裝置： 是安裝在橋梁兩端的伸縮變形裝置。n2.主要作用功能： 是滿足橋梁結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下的順橋向受力變形和春夏秋冬以及晝夜環(huán)境溫差變化下的熱脹冷縮產(chǎn)生的溫度變形的需要。橋梁設(shè)計人員根據(jù)不同橋型、不同結(jié)構(gòu)材料、不同跨度等因素設(shè)計選用不同規(guī)格型號的伸縮裝置。市政橋梁與公路橋梁相比，一般跨度都不大，設(shè)計所要求的伸縮量都比較小。橋梁伸

22、縮裝置橋梁伸縮裝置陜西延安清安高速公路陜西延安清安高速公路 伸縮縫安裝工程伸縮縫安裝工程橋梁伸縮裝置n18.2.2. 18.2.2. 分類分類n橋梁伸縮裝置按伸縮體結(jié)構(gòu)的不同分類n1. 模數(shù)式伸縮裝置：伸縮體由中梁鋼和80mm的單元橡膠 密封帶組合而成的伸縮裝置，適用于伸縮量 1602000mm的公路橋梁工程。n2. 梳齒板式伸縮裝置：縮體由鋼制梳齒板組合而成的伸縮 裝置，適用于伸縮量不大于300mm的公路橋梁工程， 市政橋梁應(yīng)用較多。橋梁伸縮裝置n3.橡膠板式伸縮裝置： 分為板式橡膠伸縮裝置和組合式橡膠伸縮裝置兩種。 前者適用于伸縮量小于60mm的公路橋梁工程，后者適用 于伸縮量不大于120mm的公路橋梁工程。橡膠式伸縮裝