建筑材料檢測培訓教材-支座及伸縮裝置0414課件

湖北省建設工程質量檢測人員培訓教材

建筑材料檢測

（支座及伸縮裝置）華中科技大學武漢華中科大土木工程檢測中心

MOB：QQ：779344630E-MAIL：italy-第十八章支座及伸縮裝置支座概述18.1支座18.1.1概述橡膠支座廣泛應用于公路、鐵路、城市橋梁支座和建筑工程框架基礎，支座將上部結構的荷載可靠地傳遞給橋墩和基礎，并且有較大的剪切變形能力，以滿足上部結構的水平位移及轉角，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品行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T4-2004，于2004年6月1日開始實施。支座概述3.《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》GB/T20688.2-20064.《橡膠支座第4部分：普通橡膠支座》GB20688.4-2007于2007年10月1日開始實施。目前行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T4-2004和國標《橡膠支座》都在使用。本節(jié)重點介紹目前在橋梁上應用較多的普通橡膠支座，同時簡要介紹正處于推廣應用階段的隔震橡膠支座。

支座分類

18.1.1分類橡膠支座主要分為兩類：

普通橡膠支座和隔震橡膠支座。普通橡膠支座用于房屋、橋梁或其他結構，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。隔震橡膠支座是在地震區(qū)，用于房屋、橋梁或其他結構隔震的橡膠支座，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

四氟滑板式橡膠支座

支座圖片

錫宜高速公路支座檢測、調整、更換

支座圖片

壓剪試驗設備

板式橡膠支座

板式橡膠支座

18.1.2.2主要技術參數(shù)板式橡膠支座的主要力學性能參數(shù)有：1.形狀系數(shù)（S）；2.抗壓彈性模量（E）；3.抗剪彈性模量（G）；4.極限抗壓強度（Ru）；5.轉角正切（

tanθ）；6.四氟板與不銹鋼板表面摩擦系數(shù)(μf

)。

板式橡膠支座

根據(jù)試驗分析，抗壓彈性模量E、抗剪彈性模量G、極限抗壓強度（Ru）和轉角正切（

tanθ）的數(shù)值，均與支座的形狀系數(shù)S有關。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表面積之比。

對于圓形支座：（18-1）

對于矩形支座：(18-2)

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?！豆蜂摻罨炷僚c預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTGD62-2004）中規(guī)定：S控制在5~12范圍內。

板式橡膠支座

2.試樣停放與試驗條件試樣在標準溫度為23℃±5℃的試驗室內停放24h，并在該標準溫度內進行試驗。且不能有腐蝕性氣體及影響檢測的震動源。3.試驗用設備、儀器（1）壓力試驗機的示值相對誤差最大允許值為±1.0%，并應具有正確的加載中心。加載時應平穩(wěn)無震動。壓力機的使用負荷可在其滿負荷的

0.4%～90%范圍內。（2）試驗中使用的測量儀表應定期檢定。（3）試驗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荷可在其滿量程的1%～90%范圍內。（4）橡膠支座縱向抗壓（剪）彈性模量測試系統(tǒng)由壓力試驗機、壓力傳感器、位移傳感器、信號調理器模塊，與專用檢測軟件組成。

板式橡膠支座

18.1.2.5試驗方法

1.實測抗壓彈性模量方法步驟

準備試驗：

將支座置于試驗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；對準中心，緩慢加荷至壓應力為1.0MPａ在承壓板四角對稱安裝四只位移計；

進行預壓：將壓應力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率連續(xù)地增至平均壓應力σ=10MPａ，持續(xù)2分鐘，然后以連續(xù)均勻的速度將壓應力卸至1.0MPａ，持續(xù)5分鐘，記錄初始值，繪制應力-應變圖，預壓三次；

正式加載：每一加載循環(huán)自1.0MPａ開始，將壓應力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率均勻加載至4MPａ，持續(xù)2分鐘后，采集支座變形值，然后以同樣速率每2MPａ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)，直至平均壓應力為σ為止，繪制的應力-應變圖應呈線性關系。然后以連續(xù)均勻的速度卸載至壓應力為1.0MPａ。１０分鐘后進行下一加載循環(huán)，加載過程應連續(xù)進行三次；

板式橡膠支座

1.實測抗壓彈性模量

E1-實測抗壓彈性模量，精確至1MPa；第4MPa級壓應力和累計壓縮應變值；第10MPa級壓應力和累計壓縮應變值；結果計算：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δ，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變值ε。注意：1.抗壓彈性模量結果為三個加載循環(huán)結果的算術平均值；2.各單項結果與算術平均值間的偏差應為≤3%的算術平均值；3.超過3%，應重新復核檢驗一次，仍超，請檢修設備。

板式橡膠支座

正式加載：每一加載循環(huán)自τ=0.1MPａ開始，每級剪應力增加0.1MPａ，持續(xù)法１分鐘，采集支座變形數(shù)據(jù)，至τ=1.0MPａ為止，繪制的應力-應變圖應呈線性關系。然后以連續(xù)均勻的速度卸載至剪應力為0.1MPａ。１０分鐘后進行下一加載循環(huán)試驗，加載過程應連續(xù)進行三次；

結果計算：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δ，求出各級荷載作用下累計剪切應變值γ。實測抗剪彈量按公式計算。G1——

實測抗剪彈性模量，精確至1%，MPa

第0.3MPa級剪應力和累計剪切應變值第1.0MPa級剪應力和累計剪切應變值

板式橡膠支座

注意：每對檢驗支座所組成試樣的實測抗剪彈性模量G為該試樣三次加載所得到的三個結果的算術平均值。但各單項結果與算術平均值之間的偏差應不大于算術平均值的3%，否則應對該試樣重新復核試驗一次，如果仍然超過3%，應請試驗機生產廠專業(yè)人員對試驗機進行檢修和檢定,合格后重新進行試驗。

板式橡膠支座

3.抗剪粘結性能試驗

整體支座抗剪粘結性能試驗方法與抗剪彈模方法相同。

將壓應力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率連續(xù)地增至平均壓應力σ=10MPａ，繪制應力-時間圖，并在整個抗剪試驗過程中保持不變。然后以（0.002-0.003）MPａ/S的速率連續(xù)地施加水平剪應力，當剪應力達到2MPａ，持續(xù)５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力-應變圖。試驗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

5.實測摩擦系數(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，對準試驗機承載板中心位置，精度應小于1%的試件短邊尺寸。試驗時應將四氟滑板試件的儲油槽注滿5201-2硅脂油；

（2）將壓應力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率連續(xù)地增至平均壓應力σ，繪制應力-時間圖，并在整個摩擦系數(shù)試驗過程中保持不變。其預壓時間為1小時；

（3）以（0.002-0.003）MPａ/S的速率連續(xù)地施加水平力，直至橡膠支座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力值，加載過程連續(xù)進行三次。

（4）摩擦系數(shù)計算公式：

μ=τ/στ=H/A0σ=P/A0注：A0為支座有效承壓面積。（5）結果判定：每對試樣的摩擦系數(shù)為3次試驗結果的算術平均值。

板式橡膠支座

判定規(guī)則

1）實測的抗壓彈模與容許值偏差在±20％之內，則滿足要求；

2）實測的抗剪彈模與容許值的偏差在±15％之內，則滿足要求的；

3）在兩倍的剪應力作用下，橡膠層未被剪壞，中間層鋼板未斷裂錯位，卸載后，支座變形恢復正常，則認為是滿足抗剪粘結性能要求；

4）試件老化抗剪彈模與規(guī)定抗剪彈模的偏差在±15％之內，則滿足要求；

5）實測剪切角正切值符合容許剪切角正切值，則認為是滿足要求的；

板式橡膠支座

支座抗壓彈性模量

盆式橡膠支座

18.1.3.1盆式橡膠支座構造盆式橡膠支座是用設置在鋼盆中的橡膠板承壓和轉動，用聚四氟乙烯板和不銹鋼板之間的平面滑動來適應橋梁的位移要求。按其結構和使用性能分為雙向活動支座、單向活動支座和固定支座。新標準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。（參見圖18-6、圖18-7、圖18-8）

盆式橡膠支座

18.1.3.2主要技術參數(shù)豎向承載力、水平承載力、轉角、摩擦系數(shù)等。18.1.3.3檢測依據(jù)

（1）《公路橋梁盆式支座》JT/T391-2009（2）《橡膠支座第4部分：普通橡膠支座》GB/T20688.4-2007（3）《鐵路橋梁盆式橡膠支座》TB/T2331-2004（4）《橋梁球形支座》GB/T17955-2009

盆式橡膠支座

18.1.3.4試驗方法豎向承載力試驗

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

18.1.3.5評判原則（5條）1.盆式支座的豎向壓縮在豎向設計荷載作用下，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系，且卸載后殘余變形小于支座設計荷載下相應變形的５％，該支座的豎向承載力為合格。2.試驗支座豎向轉動角度不小于0.02rad。支座正常工作時，支座豎向轉動角度不大于0.02rad。

盆式橡膠支座

3.

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。4.支座各項試驗均為合格，判定該支座為合格支座。試驗合格的支座，試驗后可繼續(xù)使用。5.試驗支座在加載中出現(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

18.1.4.1隔震橡膠支座構造1.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。2.鉛芯橡膠支座（LRB）：是內部含有用來增加阻尼的豎向鉛芯的支座（圖18-11）。3.高阻尼橡膠支座（HDR）：是用復合橡膠制成的具有較高阻尼性能的支座，與天然橡膠支座構造基本相同。

隔震橡膠支座

18.1.4.3檢驗依據(jù)1.《橡膠支座第1部分：隔震橡膠支座試驗方法》GB/T20688.1-20072.《橡膠支座第2部分：橋梁隔震橡膠支座》GB20688.2-20063.《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》GB20688.3-20064.《建筑隔震橡膠支座》JG118-2000

隔震橡膠支座

18.1.4.4試驗方法1.壓縮性能試驗（見教材387頁）2.剪切性能試驗（見教材387頁）

隔震橡膠支座

（1）壓縮性能試驗（見教材387頁）（2）剪切性能試驗（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

18.2.伸縮裝置18.2.1概念1.橋梁伸縮裝置：

是安裝在橋梁兩端的伸縮變形裝置。2.主要作用功能：

是滿足橋梁結構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生的溫度變形的需要。橋梁設計人員根據(jù)不同橋型、不同結構材料、不同跨度等因素設計選用不同規(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，設計所要求的伸縮量都比較小。

橋梁伸縮裝置

橋梁伸縮裝置

陜西延安清安高速公路·伸縮縫安裝工程

橋梁伸縮裝置

18.2.2.分類橋梁伸縮裝置按伸縮體結構的不同分類1.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160~2000mm的公路橋梁工程。2.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，市政橋梁應用較多。

橋梁伸縮裝置

3.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。橡膠式伸縮裝置不宜用于高速公路、一級公路上的橋梁工程。4.異型鋼單縫式伸縮裝置：

伸縮體完全由橡膠密封帶組成的伸縮裝置。

橋梁伸縮裝置

適用條件：1.由單縫鋼和橡膠密封帶組成的單縫式伸縮裝置，適用于伸