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橡胶

经过对大量的板式橡胶支座的试验研究成果

板式橡胶支座的试验研究成果

大量的板式橡胶支座的试验研究成果的试验研究,并在太原铁路局、上海铁路局、沈阳铁路局等一些桥上试铺。1973年由上海橡胶制品十厂开始大批量生产,1975年在生产氯丁胶支座的基础上试制了用于低温地区的板式天然橡胶支座并陆续应用于黑龙江、吉林、内蒙古等地区(张大鹏,2005)。经过多年研究,最终于2004年6月1日起实施了《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2004)标准。标准的修订参考了国际标准《橡胶制品-桥梁支座-橡胶材料规定》(ISO6446-1999)、美国《公路桥梁设计规范-LRFD》和欧洲标准 CEN/TC167N185(2001)等标准,并充分考虑了我国的国情。目前我国各个行业执行的板式橡胶支座标准主要有以下三个:

板式橡胶支座的试验研究成果国家标准:《橡胶支座第4部分:普通橡胶支座》(GB20668.4-2007); 2.公路行业标准:《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2004); 3.铁路行业标准:《铁路桥梁板式橡胶支座》(TB/T1893-2006)(刘利,2012)。 3.研究现状 3.1劣化性能 橡胶支座的成品力学性能是确保支座正常工作的重要技术性能指标,橡胶支座的主要实验项目有:抗压弹性模量试验、剪切模量试验、容许剪切角试验、抗剪粘结性能试验、抗剪老化试验、四氟板与不锈钢板的摩擦系数试验、容许转角试验、极限抗压强度试验。在这些力学性能试验项目中,抗压弹性模量试验与抗剪弹性模量试验是最重要也是最基本的橡胶支座力学性能指标。

橡胶支座的劣化类型包括裂纹、铜板外露,不均匀鼓凸与脱腔,脱空、剪切超限和支座位置串动等。 针对板式橡胶支座的试验研究成果,板式氯丁橡胶支座的劣化性能(耐久性),国内外的科研工作者进行了试验研究,得到了大量的研究成果。Kalpakidis和 Takenaka对高温下叠层橡胶支座的受力性能进行了研究;Gu等对桥梁天然橡胶支座的老化性能进行了研究。张延年等(2012)

进行了公路桥梁板式氯丁橡胶支座在热老化条件下的抗压与受剪试验,实验得出氯丁橡胶支座在热老化处理后,比标准试件更易发生脆性破坏,且钢板外露、层状破坏、裂缝等剪切破坏现象更为严重。随着热老化程度加深,氯丁橡胶支座抗压与抗剪承载力、极限抗压与抗剪强度、水平等效刚度和抗压与抗剪弹性模量逐渐降低。并且采用最小二乘法对50年的抗剪弹性模量和抗压弹性模量进行了分析。在热老化实验中,试件分别进行了20d、40d、60d、80d热老化处理,然后进行标准的抗压与抗剪实验。 该板式橡胶支座的试验研究成果实验仅仅是单一因素(温度)作用下,进行的抗压与抗剪实验,并没有考虑其他的影响因素如荷载、风的影响,且实验中热老化处理的时间偏短,仅仅是利用最小二乘法进行了曲线拟合,并不能准确的反映出实际外界环境中的支座劣化性能随时间的变化规律。

进行了环境温度对氯丁橡胶支座压剪性能试验的研究,实验得出橡胶材料的弹性模量E、剪切模量G与橡胶的硬度、外界气温有关,一般情况下,橡胶材料的E、G值随温度下降而增大,随温度升高而减小。在不同的环境温度下,橡胶支座的压剪性能均有不同程度的偏差,温度越低,偏差越大,反之则偏差小。因此在进行板式橡胶支座的力学性能检测时,应充分考虑环境温度对试验结果的影响,在相对稳定的恒温环境中对试样进行状态调节,使试样内外温度一致后再进行检测。氯丁橡胶的结晶现象会对支座的压剪性能产生较大影响,使支座的压、剪弹性模量测试值偏离真值较大,当外界温度较低时,应延长试样在标准温度下的停放时间,以尽量解除结晶。

在此实验中考虑到了板式橡胶支座在低温下结晶对压剪性能的影响,但是实验数据偏少,没有进行全面的研究氯丁橡胶低温结晶问题。因此关于氯丁橡胶在低温下结晶的特性需要进行系统的研究,从而解决板式氯丁橡胶支座在冻融实验中进行受压与抗剪试验研究时不受其影响的难题。沈小俊等(2013)研究得出,矩形氯丁橡胶在盐冻条件下,矩形氯丁橡胶支座更易发生脆性破坏,弹性阶段缩短,发生钢板外露、裂缝、层状破坏等现象更严重;承载力、极限抗压强度、竖向 - 3 - 刚度、板式橡胶支座的试验研究成果抗压弹性模量随盐冻程度的加深而逐渐降低,采用最小二乘法对试验结果进行回归

得到盐冻条件下矩形氯丁橡胶支座抗压强度及抗压弹性模量衰减曲线和衰减模型,统计分析表明衰减曲线和衰减模型符合实际情况。张延年等(2013)对冻融条件下公路桥梁板式圆形氯丁橡胶支座进行了力学性能试验,结果表明,圆形氯丁橡胶支座经过冻融循环处理,更易发生脆性破坏,破坏现象较标准试件更为严重,随着冻融程度的加深,圆形氯丁橡胶支座的极限承载力、抗压及抗剪弹性模量都逐渐降低,整体稳定性变差。在对氯丁橡胶支座冻融循环与盐冻条件下的实验中,虽然得出支座劣化性能随着冻融循环与盐冻处理的时间而变化,但是实验过程中并没有考虑氯丁橡胶低温下结晶的影响,且仅仅进行了抗压与抗剪实验,并没有设计其他力学性能试验。