寒旱條件下四氟板式圓形氯丁橡膠支座劣化性能的研究

1、1立項(xiàng)依據(jù)1.1研究意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，橋梁建設(shè) 事業(yè)的不斷發(fā)展，各種橋式大跨度橋梁不斷涌現(xiàn)。因而對橋梁支 座的承載能力、對支座適應(yīng)位移和轉(zhuǎn)角能力和適應(yīng)環(huán)境等外界因 素影響能力的要求不斷提高，因此需要開發(fā)和研究與之相適應(yīng)的 各種新型橋梁支座。在橋梁結(jié)構(gòu)屮，支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)，其作用 是將上部結(jié)構(gòu)的荷載順適、安全地傳遞到橋墩臺上去，同時(shí)保證 上部結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、混凝上收縮等因素作用下的自由變 形，以便使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合計(jì)算圖式，并保護(hù)梁端、墩 臺帽不受損傷叭板式橡膠支座分為普通板式橡膠支座和四氟板式橡膠支座， 所用的橡膠類型有三種，天然橡膠，氯

2、丁橡膠和三元乙丙橡膠。 橡膠的選用根據(jù)地區(qū)溫度決定。天然橡膠適用溫度為-25°c +60°c,氯丁橡膠適用溫度-40°c+60°c，三元乙丙橡膠適用溫 度為-45°c+60 °c。普通板式橡膠支座由多層橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而 成一種橋梁支座產(chǎn)品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以 承受垂直荷載，且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺；有良 好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動；有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造 的水平位移。普通板式橡膠支座主要用于620m中小跨徑的 鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及鋼桁架鐵路及公路橋上，最大支座 反力約達(dá)2.2mn

3、|3|o四氟滑板式橡膠支座就是在普通板式橡膠支座的表面粘復(fù) 一層1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板,就能制作成橡膠支座，又稱 之為：四氟滑板式支座（gjzf4、gyzf4系列）。聚四氟乙烯板（f4 板）與梁底不銹鋼板之間的低摩擦系數(shù)，使上部構(gòu)造的水平位移, 不受支座本身剪切變形量的限制，能滿足一些橋梁的大位移量需 要。四氟板式橡膠支座不僅技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良,還具有構(gòu)造簡 單、價(jià)格低廉、無需養(yǎng)護(hù)、易于更換緩沖隔震、建筑高度低等特 點(diǎn)。因而在橋梁界頗受歡迎,被廣泛使用。四氟乙烯滑板式橡膠 支座使用范圍主要用于跨度30米的大跨度橋梁簡支梁連續(xù)板 橋、多跨連續(xù)梁橋，也廣泛作為滑塊使用連續(xù)梁頂推、t型梁

4、橫 移、大型設(shè)備滑移。它的荷載等級分為100kn-10000kn131o由于板式橡膠支座在橋梁工程造價(jià)中所占比例很小，往往未 引起工程技術(shù)和管理人員的重視，在使用過程中極易成為橋梁結(jié) 構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。從20世紀(jì)90年代開始。我國鐵道部、交通部、建設(shè)部先 后頒布了板式橡膠支座的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，牛產(chǎn)廠家應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品標(biāo) 準(zhǔn)生產(chǎn)，但隨著近年來國內(nèi)高速公路網(wǎng)建設(shè)的大力發(fā)展，由于板 式橡膠支座的生產(chǎn)投入要求較低、利潤較高,生產(chǎn)廠家日益增多。 由于生產(chǎn)廠家增多，市場競爭加劇，導(dǎo)致各個(gè)廠家投標(biāo)價(jià)格一路 下行，再加上不少廠家為了占領(lǐng)市場、增加利潤，盲目降低成木, 更有甚者采用再生膠生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量每況愈下，令人憂慮。近

5、幾年，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)在國家政策的大力支持下，經(jīng)濟(jì) 不斷發(fā)展，大型橋梁不斷建設(shè)，且大跨度連續(xù)梁橋必定是未來橋 梁建設(shè)的主體。內(nèi)蒙古中西部地區(qū)位于我國西北內(nèi)陸干旱和半干 旱氣侯區(qū)，屬于較強(qiáng)的大陸性氣候，在這種地理?xiàng)l件下，氣候干燥, 降水稀少，多數(shù)地區(qū)干旱少雨，冬夏溫差懸殊。因此該地區(qū)的氣 候?qū)χё牧踊瘯a(chǎn)生很大的影響。氯丁橡膠的耐熱性優(yōu)于天然橡膠，能在150 °c下短期使用, 在90110 °c下使用4個(gè)月之久，使用溫度每提高10 °c, 壽命相應(yīng)降低50%。因此，氯丁橡膠支座在高溫下也具有良好 的使用性能，但高溫對氯丁橡膠支座的耐久性具有較大的影響。 針對橡膠支

6、座的耐久性問題，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究。 kalpakidis和takenaka對高溫下疊層橡膠支座的受力性能進(jìn)行 研究；gu等對橋梁天然橡膠支座的老化性能進(jìn)行了研究。張延 年等利用高溫試驗(yàn)箱對支座進(jìn)行模擬熱老化處理，研究了公路橋 梁板式氯丁橡膠支座在熱老化條件下受壓與受剪試驗(yàn)，同時(shí)他也 對凍融條件下公路橋梁板式圓形氯丁橡膠支座進(jìn)行了力學(xué)性能 試驗(yàn)役許東華等進(jìn)行了環(huán)境溫度對氯丁橡膠支座壓剪性能試 驗(yàn)的研究。沈小俊等研究了在鹽凍條件下，矩形氯丁橡膠力學(xué) 性能。黃躍平等研究了影響板式橡膠支座耐久性的因素與對策 9o然而對于四氟板式氯丁橡膠支座劣化性能的研究甚少。綜上所述，基于以上幾個(gè)方面原因，因此

7、針對內(nèi)蒙古地區(qū)氣 候的特殊性（寒旱條件下）需要進(jìn)行四氟板式矩形氯丁橡膠支座 劣化性能的研究。一方面為橋梁的安全運(yùn)作提供保證，另一方面 更加嚴(yán)格的規(guī)定廠家進(jìn)行支座生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1.2國內(nèi)外發(fā)展情況1.2.1國外發(fā)展情況在20世紀(jì)60年代以前全部橋梁支座都是鋼支座，鋼支座結(jié) 構(gòu)簡單、制造容易。但是鋼支座在使用過程中容易因?yàn)殍T件的銹 蝕導(dǎo)致支座的凍死,從而影響其使用性能。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展, 岀現(xiàn)了橡膠支座和聚四氟乙烯板的平面滑動支座，因而從20世 紀(jì)60年代初開始板式橡膠支座和盆式橡膠支座逐漸開發(fā)，并很 快成為最主要的橋梁支座形式。在上世紀(jì)30年代，法國已在小跨徑橋梁上應(yīng)用合成橡膠支 座，許多國

8、家從40年代起開始陸續(xù)將橡膠支座應(yīng)用在橋梁中， 至50年代后期，板式橡膠支座的應(yīng)用已得到了普遍的推廣。 1936年，法國首先將橡膠支座用在巴黎郊區(qū)的一座鐵路橋上， 至50年代末，美國第一次將板式橡膠支座安裝在位于林肯城的 pelham大橋上，蘇聯(lián)將板式橡膠支座使用在公路和鐵路上開始 于1959年，而日本在1961年時(shí)將板式橡膠支座應(yīng)用于東北干 線的鬼怒川鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上，該橋每年通過的列車 載重量達(dá)1000多萬噸，目前狀況良好。法國1977年建造的塞 納河布羅東納斜拉橋主塔下采用了加勁板式橡膠支座，它將十塊 大小不等的板式橡膠支座沿塔周邊安置，所有支座承受高達(dá) 9750噸的豎向荷載【

9、。1.2.3國內(nèi)研究情況我國于六十年代初開始，由上海市政設(shè)計(jì)院、研究院、橡膠 制品研究所等研制板式氯丁膠支座，1965年起陸續(xù)應(yīng)用于廣東 肇慶、山東濰坊、廣西柳州和上海某些郊縣的中小跨度的公路橋 上。鐵路方面從1968年以來也進(jìn)行了大量的板式橡膠支座的試 驗(yàn)研究，并在太原鐵路局、上海鐵路局、沈陽鐵路局等一些橋上 試鋪。1973年由上海橡膠制品十廠開始大批量生產(chǎn)，1975年在 生產(chǎn)氯丁膠支座的基礎(chǔ)上試制了用于低溫地區(qū)的板式橡膠支座 并陸續(xù)應(yīng)用于黑龍江、吉林、內(nèi)蒙等地區(qū)問。我國是通過生產(chǎn)國際上通用的矩形板式橡膠支座開始對板 式橡膠支座進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，經(jīng)過試用，在1975年版公路 橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(試

10、行)中將板式橡膠支座的主要參數(shù)列入了規(guī)范。 隨著公路交通事業(yè)的發(fā)展，在1980年修改公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 時(shí)，交通部委托上海市政工程設(shè)計(jì)院進(jìn)行了 51種不同規(guī)格的 155塊矩形板式橡膠支座的4大類試驗(yàn)研究，為選定板式橡膠 支座設(shè)計(jì)參數(shù)提供了依據(jù)，并納入了公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力 混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范» (jtj023-85)o與此同時(shí)，為適應(yīng)形勢需要, 引進(jìn)和開發(fā)了圓形板式橡膠支座，并通過對304塊不同規(guī)格和 結(jié)構(gòu)的圓形支座進(jìn)行抗壓、抗剪、轉(zhuǎn)動、摩擦和破壞等項(xiàng)目的性 能試驗(yàn)，確定了圓形板式橡膠支座的設(shè)計(jì)參數(shù)。期間還對264 塊矩形板式橡膠支座進(jìn)行了補(bǔ)充試驗(yàn)研究。這些研究成果，同時(shí) 納入了 1

11、993年8月頒布的公路橋梁板式橡膠支座(jt/t 4-93) 中，其中包括了矩形、圓形及帶聚四氟乙烯滑板的板式橡膠支座。 2002年交通部下達(dá)了公路橋梁板式橡膠支座(jt/t4-93)標(biāo)準(zhǔn) 的修訂任務(wù)，經(jīng)過征求意見、查閱國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)研分析目 前板式橡膠支座的生產(chǎn)和使用狀況、試驗(yàn)驗(yàn)證、征求意見、送審 和報(bào)批等程序，2004年3月17 s ,交通部以交科教發(fā) 2004 124號批準(zhǔn)發(fā)布了公路橋梁板式橡膠支座(jt/t4-2004) 自2004年6月1日起實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)的修訂參考了國際標(biāo)準(zhǔn)橡膠 制品-橋梁支座-橡膠材料規(guī)定(iso6446-1999)、美國公路橋 梁設(shè)計(jì)規(guī)范-lrfd和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ce

12、n/tc167n185(2001)等標(biāo)準(zhǔn), 并充分考慮我國的國情。目前我國各個(gè)行業(yè)執(zhí)行的板式橡膠支座 標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三個(gè)： 國家標(biāo)準(zhǔn)：橡膠支座 第4部分：普通橡膠支座(gb 20668.4-2007)公路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路橋梁板式橡膠支座(jt/t4-2004) 鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：鐵路橋梁板式橡膠支座(tb/t 1893-2006嚴(yán) 2研究方案2.1研究內(nèi)容板式橡膠支座力學(xué)性能主要是三個(gè)指標(biāo)的測試，即抗壓彈性 模量、抗剪彈性模量和極限抗壓強(qiáng)度，其劣化類型包括裂紋、銅 板外露，不均勻鼓凸與脫腔，脫空、剪切超限和支座位置串動等14-15j綜上可知，在國內(nèi)外研究屮普遍進(jìn)行的是某兒個(gè)單一因素分 別作用后，而產(chǎn)

13、生的疊加效應(yīng)。因此本項(xiàng)研究旨在四氟板式橡膠 支座在三個(gè)因索即風(fēng)、溫度、荷載共同作用下的劣化性能的研究, 即進(jìn)行支座抗壓彈性模量、抗剪彈性模量和極限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)， 為了使研究更具系統(tǒng)性和全面性，進(jìn)行三個(gè)方面實(shí)驗(yàn)研究，一是 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行三因素，四水平的正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行劣化性能的研究； 二是，正交試驗(yàn)完成后，選擇最佳方案，然后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行風(fēng)、 溫度、荷載這三個(gè)因素分別作用下，劣化性能的研究；三是對某 座擬建橋梁，進(jìn)行四氟板式橡膠支座的應(yīng)用，定期進(jìn)行換取支座 進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)研究。在以上所有的實(shí)驗(yàn)中觀察并記錄劣化性 能現(xiàn)象，2.2研究目標(biāo)以上三個(gè)方面研究完成后，每個(gè)方面分別進(jìn)行結(jié)果的分析， 對于第一種情

14、況，進(jìn)行正交試驗(yàn)的結(jié)果分析即方差分析，得出對 支座劣化性能影響的主要影響因素和支座性能劣化與時(shí)間變化 的關(guān)系曲線；對于第二種情況，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最小二乘法曲線 擬合皿，得出支座性能劣化與時(shí)間變化的關(guān)系；第三種情況， 則根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排，進(jìn)行試驗(yàn)，最終把三種情況下的結(jié) 果進(jìn)行比較。經(jīng)過本項(xiàng)研究， 本項(xiàng)目有以下三個(gè)目標(biāo)：一是通過正交試驗(yàn)，得出影響其劣化性能的主耍因素；二是 進(jìn)行三個(gè)方面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較，尋找四氟板式橡膠支座在實(shí) 驗(yàn)室條件下和在實(shí)際的外部環(huán)境中劣化性能變化規(guī)律之間的聯(lián) 系，得出四氟板式矩形氯丁橡膠支座長期寒旱條件下，劣化性能 的變化規(guī)律，從而能夠科學(xué)的、長久的評估支座劣化性能

15、；三是 在所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)儀器研究，為工程實(shí)驗(yàn)提供 2.3擬解決的關(guān)鍵問題1在正交試驗(yàn)屮三因素各自水平的選擇，應(yīng)根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū) 近三十年的氣候報(bào)告，選擇具有代表性的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。2. 在三因素四水平的正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)及結(jié)果分析。3正交試驗(yàn)中所 應(yīng)用的新型實(shí)驗(yàn)儀器的制造機(jī)使用規(guī)范。4采用高溫試驗(yàn)箱模擬 氯丁橡膠支座的熱老化過程，對氯丁橡膠支座進(jìn)行熱老化處理， 對其進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，研究橡膠支座的力學(xué)變化規(guī)律。5在第 三方案中，對內(nèi)蒙古中西部地區(qū)擬建大型橋梁的選擇，其中對支 座的材料、類型、安裝、養(yǎng)護(hù)應(yīng)該嚴(yán)格的按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段a. 進(jìn)行正交試驗(yàn)中的三個(gè)

16、變量分別為風(fēng)力、溫度、荷載,風(fēng)力則根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)氣象臺對中西部地區(qū)近三十年統(tǒng)計(jì)， 得出風(fēng)力的三個(gè)水平因素分別為33m/s, 5.5 m/s, 10.8 m/so 荷載為通過對擬建橋梁支座處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，得出三個(gè)等級 分別為2000kn, 3500kn, 5000kn。溫度根據(jù)內(nèi)蒙古氣象臺 對中西部地區(qū)（擬建橋梁地區(qū)）的溫度近三十年統(tǒng)計(jì)，溫度 的三個(gè)水平因素為，-23°c,0°c, 30°c。b. 試驗(yàn)條件及試樣試驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)溫度為23°c士 5°c,且不能有腐蝕性氣體 及影響檢測的震動源。試樣尺寸應(yīng)取用實(shí)樣，只有受試驗(yàn)機(jī) 噸位限制時(shí)，可由抽檢單位

17、或用戶與檢測單位協(xié)調(diào)商用特制 試樣代替實(shí)樣。支座采用衡水華順工程橡膠有限公司提供的四氟板式圓 形氯丁橡膠支座。具體如下：支產(chǎn)結(jié)構(gòu)示立圖拉力取栓錨呎校上艾朿機(jī)卜支用孩試件規(guī)格d/mmt/mm與類型gyzf4400x5040050(nr)sah/a12/te/mmmmmm9.512.517.530表一試件的規(guī)格參數(shù)tl/mto/m f /lf/mmmm52 100chin 表二試件的材料性能試件規(guī)格與類型mirhd拉仲強(qiáng)度/mpa扯斷仲長 率/%橡膠與鋼板粘結(jié)剝 離強(qiáng)度/(kn * m)631&645210.7gyzf4 400x50(nr)極限抗壓強(qiáng)度r/mpa抗壓彈性模量e/mpa抗剪

18、彈性模量g/mpa老化后抗剪彈性模 量/mpa705121.021.02.4.2試驗(yàn)方法i交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jt/t4 - 2004,對于橡膠支座最重要的 兩個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)，既抗壓彈性模量和抗剪彈性模量，規(guī)定 了具體試驗(yàn)方法。a在內(nèi)蒙古自治區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督進(jìn)行氯丁橡膠支座 的軸心受壓試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置采用5 000 kn壓力試驗(yàn)機(jī)。1 上承載板；2位移傳感器；3下承載板；4支座試樣圖1-2壓縮實(shí)驗(yàn)町抗壓彈性模量按以下步驟進(jìn)行試驗(yàn)（見圖1 一 3）o將試 樣置于壓力機(jī)的承載板上，上下承載板與支座接觸面不得有 油漬;對準(zhǔn)屮心，精度應(yīng)小于1的試件短邊尺寸或直徑。緩 緩加載至壓應(yīng)力為l.ompa穩(wěn)壓后，核對

19、承壓板四角對稱安 置四只位移傳感器，確認(rèn)無誤后，開始預(yù)壓。6b）預(yù)壓。將壓應(yīng)力以（t=0.03 一 0.04mp/as的速率自動連 續(xù)地增至平均壓應(yīng)力口（矩形支座”=10mpa,圓形支座。 c = 12mpa,持荷2min,然后以相同的速率將壓應(yīng)力卸至為 impa,持荷5min,記錄初始值，繪制應(yīng)力一應(yīng)變圖，預(yù)壓三 次;）c）正式加載。每一加載循環(huán)自impa開始，將壓應(yīng)力以 0.03 0.04mpa/s速率口動均勻加載至4mpa,持荷2min后, 口動采集支座變形值，然后用同樣速率以每2mpa為一級逐 級加載，每級持荷2min后自動采集支座變形值直至平均壓應(yīng) 力”為止，繪制的應(yīng)力一應(yīng)變圖應(yīng)呈線

20、性關(guān)系，然后以同樣 的速率卸載至壓應(yīng)力為lmpa。lomin后進(jìn)行下一加載循環(huán)。 加載過程連續(xù)進(jìn)行三次。d）以承載板四角所測得的變化值的平均值，作為各級荷 載下試樣的累計(jì)壓縮變形ac,按試樣橡膠層的總厚度t求出 在各級試驗(yàn)荷載作用下，試樣的累計(jì)壓縮應(yīng)變8j=ac/te）試樣實(shí)測抗壓彈性模量按下列公式計(jì)算：矩形支座elcf10-ct4(1-4)圓形支座ex£10£4(1-5)ei試樣實(shí)測的抗壓彈性模量計(jì)算值,精確至mpa；ct4、£4 積應(yīng)變值；010、£10積應(yīng)變值；cf12、£12累積應(yīng)變值。第4mpa級試驗(yàn)荷載下的壓應(yīng)力和累第lompa級試

21、驗(yàn)荷載下的壓應(yīng)力和累第12mpa級試驗(yàn)荷載下的壓應(yīng)力和f）每一快試樣的抗壓彈性模量el為三次加載過程所得的三個(gè)實(shí)測結(jié)果的算術(shù)平均值。但單項(xiàng)結(jié)果和算術(shù)平均值之間的偏差不應(yīng)大于算術(shù)平均值的3%,否則應(yīng)對該試樣重新復(fù)核試驗(yàn)一次，如果仍超過3%,應(yīng)由試驗(yàn)機(jī)牛產(chǎn)廠專業(yè)人員對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢修和檢定，合格后再重新進(jìn)行試驗(yàn)。b.抗剪實(shí)驗(yàn).試驗(yàn)裝置主耍由帶滑板的2000kn千斤頂、loookn千斤頂、 千斤頂連接較、穩(wěn)壓器、數(shù)據(jù)采集板、靜態(tài)應(yīng)變儀、試件配件、 試驗(yàn)架子以及位移計(jì)等組成豎向采用2000rn千斤頂進(jìn)行加載, 用靜態(tài)應(yīng)變儀檢測豎向應(yīng)變;水平采用loookn千斤頂進(jìn)行加 載，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

22、a）抗剪彈性模量按以下步驟進(jìn)行試驗(yàn)（見圖1 一 4）。在壓力 機(jī)的承載板上，應(yīng)使支座順其短邊方向受剪，將試樣及中心鋼拉 板按雙剪組合配置好，使試樣和中間鋼拉板的對稱軸和試驗(yàn)機(jī)承 載板中心軸處于同丫垂直面44#度應(yīng)小于1 %的試件短邊尺寸 或直徑。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；1 上承載板；2支座試樣；3中間剛拉板；4下承載板；5防滑摩擦板 圖1-3剪切實(shí)驗(yàn)b）預(yù)壓。將壓應(yīng)力以0.03 0o4mp/as的速率自動連續(xù)地 增至平均壓應(yīng)力繪制應(yīng)力一應(yīng)變圖，并在整個(gè)抗剪試驗(yàn)過程 中保持不變。c）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

23、線和屮間鋼拉板的對稱軸重合；d）預(yù)加水平力。以（0.002 0.003）mpa/s的速率自動連續(xù)施 加水平剪應(yīng)力至=lmpa,持荷5min后，然后用同樣速率卸至剪 應(yīng)力為0.1 mpa,持荷5min,記錄初始值，繪制的應(yīng)力一應(yīng)變圖。 預(yù)載三次；e）正式加載。每一加載循環(huán)自r =0.1 mpa開始，每級剪應(yīng)力 增加。0.1 mpa,持荷1 min后，自動采集支座變形數(shù)據(jù)，至 =0.1 mpa為止，繪制應(yīng)力一應(yīng)變圖呈線性關(guān)系。然后以同樣的 速率卸載至剪應(yīng)力廠為o.impao lomin后進(jìn)行下一循環(huán)。加載 過程連續(xù)三次；f）將各級水平荷載下位移傳感器所測得的試樣累計(jì)水平變形$,按試樣橡膠層的總厚度

24、te求出在各級試驗(yàn)荷載作用下， 試樣的累計(jì)剪切應(yīng)變”g）試樣的實(shí)測抗剪彈性模量按下列公式計(jì)算：2" 1.0 z" o.3l.o 0.3(1-6)£1.0、/1.0第l.ompa級試驗(yàn)荷載下的剪應(yīng)力和累積剪切應(yīng)變值mpa廠0.3、/0.3第03mpa級試驗(yàn)荷載下的剪應(yīng)力和累計(jì)應(yīng)變值mpa。h）每對檢驗(yàn)支座所組成試樣的綜合抗剪彈性模量g1,為該 試樣三次加載所得到的三個(gè)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)不應(yīng)大于算術(shù)平均值的3%,否則可對 該試樣重新復(fù)核試驗(yàn)一次，如果仍超過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，合格后再重新進(jìn)行試驗(yàn)

25、。 2.5正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.5.1確定因素及波動范圍風(fēng)力：3.3m/s, 5.5 m/s, 10.8 m/s,荷載：2000kn,3500kn,5000kn, 溫度：-23°c,0°c, 30°co2.5.2確定考查目標(biāo)考查目標(biāo)為抗壓彈性模量與抗剪彈性模量2.5.3確定因素水平表（見表3）表3 因素水平的確定項(xiàng)目因素a風(fēng)力 (m/s)b荷載(kn)c溫度(°c)水 平13.32000-2325.535000310.85000302.5.4選擇合適的正交表進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)從因素水平表看，為3因素3水平可選用l9(34)正交表，3 個(gè)因素按順序占1, 2, 3列，

26、見表4。項(xiàng)日因素a m / sb (kn)c( °c)抗壓彈性模 量(0d、20d、40d、 60d)抗剪彈性模 量(0d、2()d、4()d、 60d)水平13.32000-2323.33500033.350003045.520003055.53500065.55000-23710.82000-23810.8350030910.850000k1k2k3kiki應(yīng)r2.6確定實(shí)驗(yàn)方案并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.6.1表頭設(shè)計(jì)后(a占第一列、b占第二列、c占第三列)水 平按正交表要求對號入座，填入上表。這樣9個(gè)橫行，每一行代 表一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。2.6.2在新型試驗(yàn)機(jī)下，在每個(gè)方案實(shí)驗(yàn)環(huán)境耍求下，分

27、別進(jìn)行 od、20d、40d, 60d處理，然后按照上述抗壓與抗剪實(shí)驗(yàn)進(jìn)行抗 壓彈性模量與抗剪彈性模量實(shí)驗(yàn)，把試驗(yàn)結(jié)果即每個(gè)方案實(shí)際得到的抗壓彈性模量與抗剪彈性模量記錄在該方案的右側(cè)，填入上 表。2.6.3 dps軟件統(tǒng)計(jì)分析岡選中所要分析的正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)表，點(diǎn)擊試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，選擇正交 試驗(yàn)方差分析，系統(tǒng)則提示選擇輸入處理和空閑因子總數(shù)和各列 號隔開方式。一般系統(tǒng)能夠自動識別和處理空閑因子總數(shù)，各列 號隔開方式系統(tǒng)默認(rèn)為空格隔開，操作者只要回車即可完成確 定；之后系統(tǒng)會提示選擇多重比較的方法：tukey法、lsd法、 snk法、duncan新復(fù)極羞法，選擇所需的比較方法并確定，系 統(tǒng)便可計(jì)算出極羞分

28、析結(jié)果和正交試驗(yàn)的方差分析結(jié)果。2.6.4結(jié)果分析及處理對止交試驗(yàn)分析，分別繪出每種實(shí)驗(yàn)方案下的抗壓、抗剪彈 性模量與吋間的關(guān)系曲線。那種實(shí)驗(yàn)方法分析？ ？、選擇試件在od、20d、40d、60d中，抗壓與抗剪彈性模量最 小的實(shí)驗(yàn)方案，分別進(jìn)行單因素作用下的抗壓與抗剪實(shí)驗(yàn)。利用 最小二乘法進(jìn)行時(shí)間與支座劣化性能的關(guān)系曲線擬合。2.6.5對擬建橋梁上所應(yīng)用支座進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)硵M建預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁橋，應(yīng)用上述規(guī)格的四氟板 式圓形氯丁橡膠支座。實(shí)驗(yàn)安排如2驗(yàn)。1剛開始投入使用時(shí)，進(jìn)行支座的抗壓與抗剪彈性模量實(shí)2使用時(shí)間第二年，進(jìn)行支座的抗壓與抗剪彈性模量實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)。3使用時(shí)間第四年，進(jìn)行呢支座的抗壓與

29、抗剪彈性模量實(shí)4使用時(shí)間第六年，進(jìn)行呢支座的抗壓與抗剪彈性模量實(shí)驗(yàn)。5實(shí)驗(yàn)完成后，繪制支座劣化性能與時(shí)間變化曲線。6最后將正交實(shí)驗(yàn)、單因素作用下的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際環(huán)境中的實(shí) 驗(yàn)所得曲線進(jìn)行線性分析，得出結(jié)論。預(yù)測四氟板式橡膠支座劣 化性能與時(shí)間之間的關(guān)系。3. 可行性分析3.1新型實(shí)驗(yàn)儀器在某某與某某合辦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，3.2內(nèi)蒙古自治區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督站進(jìn)行正交試驗(yàn)的準(zhǔn)備，利 用新型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行風(fēng)、荷載、溫度作用。3.3在內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院檢測中心進(jìn)行支座抗壓與抗剪實(shí)驗(yàn)， 抗壓實(shí)驗(yàn)采用的試驗(yàn)裝置，主耍由帶滑板的2000rn千斤頂、 1000rn千斤頂、千斤頂連接錢、穩(wěn)壓器、數(shù)據(jù)采集板、靜態(tài)應(yīng) 變儀、

30、試件配件、試驗(yàn)架子以及位移計(jì)等組成?？辜魧?shí)驗(yàn)采用5 000 kn壓力試驗(yàn)機(jī)。4. 特色及創(chuàng)新之處4.1本項(xiàng)日利用了正交試驗(yàn)，能夠科學(xué)的總結(jié)、歸納出數(shù)據(jù)，并 且利用dps軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。4.2實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行了新型試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用，能夠開發(fā)其應(yīng)用前 景，并制定相關(guān)規(guī)范。4.3通過最終對整個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，能夠總結(jié)出四氟板式矩形 氯丁橡膠支座在寒旱環(huán)境條件下，其劣化性能隨時(shí)間的變化規(guī) 律，使支座在內(nèi)蒙古中西部地區(qū)的應(yīng)用得到推廣。5. 年度研究計(jì)劃及預(yù)期研究結(jié)果5.12014年3月，組織由內(nèi)蒙古交通運(yùn)輸局主辦，內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院承辦的以“板式橡膠支座的劣化性能研究”為題的全國 高校學(xué)術(shù)交流活動。通過學(xué)術(shù)交流，總結(jié)國內(nèi)、外四氟板式橡膠 支座的劣化性能研究成果及我國四氟板式橡膠支座的研究方向o5.2 2014年3月，將四氟板式矩形氯丁橡膠支座應(yīng)用于中西部 地區(qū)的擬建橋梁上。并統(tǒng)計(jì)有關(guān)橋梁荷載、地區(qū)氣候等相關(guān)資料。 于2016年3月和2018年3月進(jìn)行應(yīng)用支座的抗壓與抗剪實(shí)驗(yàn)。 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)分析處理。5.3 2014年5月2