公路橋梁板式橡膠支座的力學(xué)性能試驗方法

公路板式橡膠支座作為公路橋梁的配套產(chǎn)品，它是橋梁上下部結(jié)構(gòu)的重要傳力構(gòu)件，直接影響橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全。力學(xué)性能是工程材料研究和應(yīng)用的關(guān)鍵問題，是工程結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計中的主要依據(jù)，對成品支座的力學(xué)性能在工程使用前應(yīng)進(jìn)行必要的抽查檢驗。

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試驗條件：

試驗在試驗室內(nèi)進(jìn)行，試驗室的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23℃±5℃，并且不能有腐蝕性氣體及影響檢測的振動源。若兩個試驗室的測試結(jié)果出現(xiàn)爭議，應(yīng)將試驗室的溫度設(shè)置為23℃±2℃重新試驗。

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試樣制備：

試樣的長邊、短邊、直徑、中間層橡膠片厚度、總厚度等，均以該類試樣所屬規(guī)格系列中的公稱值為準(zhǔn)。試驗用的試樣應(yīng)該在倉庫內(nèi)儲存，要注意凡是與油及化學(xué)藥品接觸過的支座不應(yīng)用作試樣使用。試驗前應(yīng)將試樣直接暴露在標(biāo)準(zhǔn)溫度23℃±5℃下，停放24h，以使試樣內(nèi)外溫度保持一致。

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檢測儀器及要求：

試驗采用試驗機(jī)進(jìn)行，試驗機(jī)應(yīng)具備微機(jī)控制，能自動、平穩(wěn)連續(xù)加載、卸載，并且沒有沖擊和顫動現(xiàn)象。試驗用的承載板應(yīng)具備足夠的剛性，不能用分層墊板代替，其平面尺寸也應(yīng)大于被測試樣的平面尺寸，在最大荷載下不應(yīng)發(fā)生撓曲。在進(jìn)行剪切試驗時，要求其剪切試驗機(jī)的水平油缸、負(fù)荷傳感器的軸線應(yīng)和中間鋼拉板的對稱軸相重合，以確保被測試樣水平軸向受力。

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抗壓彈性模量試驗：

將試樣放置在試驗機(jī)的承載板上，上、下承載板與支座接觸面不應(yīng)該有油漬。緩緩加載至壓力1.0MPa且穩(wěn)壓后，對承載板四角對稱安置四只位移傳感器，確認(rèn)無誤后開始預(yù)壓。

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預(yù)壓時，將壓力以規(guī)定的速率連續(xù)增至平均壓應(yīng)力10MPa，持荷2min，然后以相同速率將壓應(yīng)力卸至1.0MPa，持荷5min，記錄初始值，預(yù)壓共進(jìn)行三次。

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正式加載時，每一加載循環(huán)從1.0MPa開始，將壓應(yīng)力按照規(guī)定的速率均勻加載至4MPa，持荷2min，采集支座變形值，然后以同樣速率每2MPa為一級逐級加載，每級持荷2min后，采集支座變形數(shù)據(jù)直至平均壓應(yīng)力為止，然后以同樣速率卸載至壓應(yīng)力為1.0MPa。加載過程連續(xù)進(jìn)行三次，每次間隔10min。試驗結(jié)束后根據(jù)相應(yīng)的公式計算得出試樣的抗壓彈性模量。注意每一塊試樣的抗壓彈性模量是三次加載過程所得的三個實測結(jié)果的算術(shù)平均值。

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抗剪彈性模量試驗：

抗剪彈性模量應(yīng)以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，使試樣和中間鋼拉板的堆成軸與試驗機(jī)承載板中心軸處于在同一垂直面上。為防止在試驗過程中試件出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，應(yīng)在上、下承載板和中間鋼拉板上粘貼防滑摩擦板，以確保試驗的準(zhǔn)確性。注意調(diào)節(jié)試驗機(jī)的剪切試驗部件，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。先預(yù)壓三次記錄初始值，然后開始正式加載，在加載過程中做好數(shù)據(jù)記錄，且加載過程連續(xù)進(jìn)行三次，每次間隔10min。試驗結(jié)束后根據(jù)相應(yīng)的公式計算試樣的抗剪彈性模量，注意每對檢驗支座所組成試樣的綜合抗剪彈性模量為該對試件三次加載所得到的三個結(jié)果的算術(shù)平均值。

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抗剪黏結(jié)性能試驗：

整體支座抗剪黏結(jié)性能試驗方法與抗剪彈性模量試樣方法相同。將壓應(yīng)力以規(guī)定的速率增至平均壓應(yīng)力，并在整個試驗過程中保持不變。然后以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的速率連續(xù)施加水平力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到2MPa，持荷5min后，水平力以相同的速率連續(xù)加載，在加載、卸載過程中繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖。試驗中隨時觀察試件受力狀態(tài)及變形情況，觀察水平力卸載后試樣是否出現(xiàn)脫膠，裂紋和其他粘接缺陷。

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抗剪老化試驗：

將抗剪彈性模量試驗后的試樣置于老化箱內(nèi)，在70℃溫度下經(jīng)過72h后取出，將試樣在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度下停放48h，再在標(biāo)準(zhǔn)試驗室溫度下進(jìn)行剪切試驗，試驗與標(biāo)準(zhǔn)抗剪切彈性模量試驗方法步驟相同。老化后抗剪彈性模量的計算方法與標(biāo)準(zhǔn)抗剪彈性模量計算方法相同。

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摩擦系數(shù)試驗：

將支座與不銹鋼板試樣擺好，對準(zhǔn)試驗機(jī)承載板中心位置，將壓應(yīng)力以規(guī)定的速率增至平均壓應(yīng)力，應(yīng)在整個摩擦系數(shù)過程中保持不變，其預(yù)壓時間為1h。然后以符合要求的速率連續(xù)施加水平力，直至不銹鋼板與滑板試樣接觸面間發(fā)生滑動為止，記錄此時的水平剪應(yīng)力作為初始值，試驗過程連續(xù)進(jìn)行三次。試驗結(jié)果為每對試樣的摩擦系數(shù)的三次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值。

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轉(zhuǎn)角試驗：

將試樣按照要求擺放好，并對準(zhǔn)中心位置，在距試樣中心處安裝使工字梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)動用的千斤頂和測力計，并在承載梁四角對稱安置四只高精度位移傳感器。先進(jìn)行預(yù)壓，共反復(fù)三次，并檢查傳感器是否靈敏準(zhǔn)確。正式加載時，將壓應(yīng)力按照抗壓彈性模量的試驗要求加載，采集支座變形值，然后用千斤頂對中間工字梁施加一個向上的力，使其達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)角的正切值，停留5min后，記錄千斤頂力及傳感器的數(shù)值。試驗結(jié)果由相應(yīng)的公式計算得出。

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極限抗壓強(qiáng)度試驗：

將試樣放置在試驗機(jī)的承載板上，上、下承載板與支座接觸面不應(yīng)該有油污。以0.1MPa/s的速率連續(xù)加載至試樣極限抗壓強(qiáng)度不小于70MPa為止，隨時觀察試樣受力狀態(tài)及變形情況。在最大荷載作用時，支座側(cè)面凸鼓溝紋應(yīng)均勻，不應(yīng)出現(xiàn)橡膠開裂、脫膠和其他粘接缺陷。

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結(jié)尾：

隨著我國對橋梁橡膠支座需求的大增，必將給橡膠工業(yè)帶來巨大的市場，通過檢測能夠使人們對橡膠進(jìn)一步的了解，能夠在使用時充分發(fā)揮其性能，給工程帶來有力的保障。