建筑材料检测培训教材-支座及伸缩装置0414课件

湖北省建设工程质量检测人员培训教材

建筑材料检测

（支座及伸缩装置）华中科技大学武汉华中科大土木工程检测中心

MOB：QQ：779344630E-MAIL：italy-第十八章支座及伸缩装置支座概述18.1支座18.1.1概述橡胶支座广泛应用于公路、铁路、城市桥梁支座和建筑工程框架基础，支座将上部结构的荷载可靠地传递给桥墩和基础，并且有较大的剪切变形能力，以满足上部结构的水平位移及转角，同时起减振抗振作用。为了保证橡胶支座的规范使用，交通部组织修订了产品行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2004，于2004年6月1日开始实施。支座概述3.《橡胶支座第3部分：建筑隔震橡胶支座》GB/T20688.2-20064.《橡胶支座第4部分：普通橡胶支座》GB20688.4-2007于2007年10月1日开始实施。目前行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2004和国标《橡胶支座》都在使用。本节重点介绍目前在桥梁上应用较多的普通橡胶支座，同时简要介绍正处于推广应用阶段的隔震橡胶支座。

支座分类

18.1.1分类橡胶支座主要分为两类：

普通橡胶支座和隔震橡胶支座。普通橡胶支座用于房屋、桥梁或其他结构，主要起承压和竖向减振作用，主要包括板式橡胶支座和盆式橡胶支座。隔震橡胶支座是在地震区，用于房屋、桥梁或其他结构隔震的橡胶支座，包括天然橡胶支座（LNB）、铅芯橡胶支座（LRB）和高阻尼橡胶支座（HDR）。

支座图片

盆式橡胶支座板式橡胶支座

支座图片

四氟滑板式橡胶支座

支座图片

锡宜高速公路支座检测、调整、更换

支座图片

压剪试验设备

板式橡胶支座

板式橡胶支座

18.1.2.2主要技术参数板式橡胶支座的主要力学性能参数有：1.形状系数（S）；2.抗压弹性模量（E）；3.抗剪弹性模量（G）；4.极限抗压强度（Ru）；5.转角正切（

tanθ）；6.四氟板与不锈钢板表面摩擦系数(μf

)。

板式橡胶支座

根据试验分析，抗压弹性模量E、抗剪弹性模量G、极限抗压强度（Ru）和转角正切（

tanθ）的数值，均与支座的形状系数S有关。板式橡胶支座的形状系数的定义为支座有效承压面积与单层橡胶层的侧表面积之比。

对于圆形支座：（18-1）

对于矩形支座：(18-2)

式中

——

圆形加劲钢板的直径，mm；

——

矩形支座加劲钢板短边尺寸，mm；

——

矩形支座加劲钢板长边尺寸，mm；

——

中间单层橡胶层的厚度，mm。《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中规定：S控制在5~12范围内。

板式橡胶支座

2.试样停放与试验条件试样在标准温度为23℃±5℃的试验室内停放24h，并在该标准温度内进行试验。且不能有腐蚀性气体及影响检测的震动源。3.试验用设备、仪器（1）压力试验机的示值相对误差最大允许值为±1.0%，并应具有正确的加载中心。加载时应平稳无震动。压力机的使用负荷可在其满负荷的

0.4%～90%范围内。（2）试验中使用的测量仪表应定期检定。（3）试验中使用的带有测力装置的干斤顶，其千斤顶和测力计的使用负荷可在其满量程的1%～90%范围内。（4）橡胶支座纵向抗压（剪）弹性模量测试系统由压力试验机、压力传感器、位移传感器、信号调理器模块，与专用检测软件组成。

板式橡胶支座

18.1.2.5试验方法

1.实测抗压弹性模量方法步骤

准备试验：

将支座置于试验加载装置的承压板上，上下承压板与支座接触面不得有油污；对准中心，缓慢加荷至压应力为1.0MPａ在承压板四角对称安装四只位移计；

进行预压：将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，持续2分钟，然后以连续均匀的速度将压应力卸至1.0MPａ，持续5分钟，记录初始值，绘制应力-应变图，预压三次；

正式加载：每一加载循环自1.0MPａ开始，将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率均匀加载至4MPａ，持续2分钟后，采集支座变形值，然后以同样速率每2MPａ为一级逐级加载，每级持续2分钟，采集支座变形数据，直至平均压应力为σ为止，绘制的应力-应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至压应力为1.0MPａ。１０分钟后进行下一加载循环，加载过程应连续进行三次；

板式橡胶支座

1.实测抗压弹性模量

E1-实测抗压弹性模量，精确至1MPa；第4MPa级压应力和累计压缩应变值；第10MPa级压应力和累计压缩应变值；结果计算：以承压板的四角所测得的变位平均值作为各级荷载作用下试样的累计压缩变形值δ，按橡胶层的总厚度，求出在各级荷载作用下试样的累计压缩应变值ε。注意：1.抗压弹性模量结果为三个加载循环结果的算术平均值；2.各单项结果与算术平均值间的偏差应为≤3%的算术平均值；3.超过3%，应重新复核检验一次，仍超，请检修设备。

板式橡胶支座

正式加载：每一加载循环自τ=0.1MPａ开始，每级剪应力增加0.1MPａ，持续法１分钟，采集支座变形数据，至τ=1.0MPａ为止，绘制的应力-应变图应呈线性关系。然后以连续均匀的速度卸载至剪应力为0.1MPａ。１０分钟后进行下一加载循环试验，加载过程应连续进行三次；

结果计算：以各级荷载作用下百分表测出试样累计水平变形值，按橡胶层总厚度δ，求出各级荷载作用下累计剪切应变值γ。实测抗剪弹量按公式计算。G1——

实测抗剪弹性模量，精确至1%，MPa

第0.3MPa级剪应力和累计剪切应变值第1.0MPa级剪应力和累计剪切应变值

板式橡胶支座

注意：每对检验支座所组成试样的实测抗剪弹性模量G为该试样三次加载所得到的三个结果的算术平均值。但各单项结果与算术平均值之间的偏差应不大于算术平均值的3%，否则应对该试样重新复核试验一次，如果仍然超过3%，应请试验机生产厂专业人员对试验机进行检修和检定,合格后重新进行试验。

板式橡胶支座

3.抗剪粘结性能试验

整体支座抗剪粘结性能试验方法与抗剪弹模方法相同。

将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ=10MPａ，绘制应力-时间图，并在整个抗剪试验过程中保持不变。然后以（0.002-0.003）MPａ/S的速率连续地施加水平剪应力，当剪应力达到2MPａ，持续５分钟后，水平力以连续均匀的速度卸载。在加卸载过程中绘制应力-应变图。试验过程中随时观察试件受力状态及变化情况。水平力卸载后试件是否完好无损。

板式橡胶支座

5.实测摩擦系数方法步骤

（1）将四氟滑板支座与不锈钢板试件按规定摆放，对准试验机承载板中心位置，精度应小于1%的试件短边尺寸。试验时应将四氟滑板试件的储油槽注满5201-2硅脂油；

（2）将压应力以（0.03-0.04）MPａ/S的速率连续地增至平均压应力σ，绘制应力-时间图，并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。其预压时间为1小时；

（3）以（0.002-0.003）MPａ/S的速率连续地施加水平力，直至橡胶支座试样与不锈钢板试样接触间发生滑动时为止，记录此时的水平剪应力值，加载过程连续进行三次。

（4）摩擦系数计算公式：

μ=τ/στ=H/A0σ=P/A0注：A0为支座有效承压面积。（5）结果判定：每对试样的摩擦系数为3次试验结果的算术平均值。

板式橡胶支座

判定规则

1）实测的抗压弹模与容许值偏差在±20％之内，则满足要求；

2）实测的抗剪弹模与容许值的偏差在±15％之内，则满足要求的；

3）在两倍的剪应力作用下，橡胶层未被剪坏，中间层钢板未断裂错位，卸载后，支座变形恢复正常，则认为是满足抗剪粘结性能要求；

4）试件老化抗剪弹模与规定抗剪弹模的偏差在±15％之内，则满足要求；

5）实测剪切角正切值符合容许剪切角正切值，则认为是满足要求的；

板式橡胶支座

支座抗压弹性模量

盆式橡胶支座

18.1.3.1盆式橡胶支座构造盆式橡胶支座是用设置在钢盆中的橡胶板承压和转动，用聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的平面滑动来适应桥梁的位移要求。按其结构和使用性能分为双向活动支座、单向活动支座和固定支座。新标准JT/T391-2009《公路桥梁盆式支座》增加了减震型固定支座和减震型单向活动支座。（参见图18-6、图18-7、图18-8）

盆式橡胶支座

18.1.3.2主要技术参数竖向承载力、水平承载力、转角、摩擦系数等。18.1.3.3检测依据

（1）《公路桥梁盆式支座》JT/T391-2009（2）《橡胶支座第4部分：普通橡胶支座》GB/T20688.4-2007（3）《铁路桥梁盆式橡胶支座》TB/T2331-2004（4）《桥梁球形支座》GB/T17955-2009

盆式橡胶支座

18.1.3.4试验方法竖向承载力试验

盆式橡胶支座

盆式橡胶支座

盆式橡胶支座

盆式橡胶支座

盆式橡胶支座

18.1.3.5评判原则（5条）1.盆式支座的竖向压缩在竖向设计荷载作用下，支座压缩变形值不得大于支座总高度的2%，钢盆盆环上口径向变形不大于盆环外径的0.05%。实测的荷载—竖向压缩变形曲线和荷载—盆环径向变形曲线呈线性关系，且卸载后残余变形小于支座设计荷载下相应变形的５％，该支座的竖向承载力为合格。2.试验支座竖向转动角度不小于0.02rad。支座正常工作时，支座竖向转动角度不大于0.02rad。

盆式橡胶支座

3.

加5201硅脂润滑后，常温型活动支座摩擦系数不大于0.030。加5201硅脂润滑后，耐寒型活动支座摩擦系数不大于0.060。4.支座各项试验均为合格，判定该支座为合格支座。试验合格的支座，试验后可继续使用。5.试验支座在加载中出现损坏，则该支座为不合格。

盆式橡胶支座

支座竖向承载力性能测试曲线

盆式橡胶支座

支座竖向承载力性能

隔震橡胶支座

18.1.4.1隔震橡胶支座构造1.天然橡胶支座（LNB）：是用天然橡胶制成的支座,中间不含铅芯。以区别铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座。2.铅芯橡胶支座（LRB）：是内部含有用来增加阻尼的竖向铅芯的支座（图18-11）。3.高阻尼橡胶支座（HDR）：是用复合橡胶制成的具有较高阻尼性能的支座，与天然橡胶支座构造基本相同。

隔震橡胶支座

18.1.4.3检验依据1.《橡胶支座第1部分：隔震橡胶支座试验方法》GB/T20688.1-20072.《橡胶支座第2部分：桥梁隔震橡胶支座》GB20688.2-20063.《橡胶支座第3部分：建筑隔震橡胶支座》GB20688.3-20064.《建筑隔震橡胶支座》JG118-2000

隔震橡胶支座

18.1.4.4试验方法1.压缩性能试验（见教材387页）2.剪切性能试验（见教材387页）

隔震橡胶支座

（1）压缩性能试验（见教材387页）（2）剪切性能试验（见教材387页）

隔震橡胶支座

隔震橡胶支座

隔震橡胶支座

隔震橡胶支座

隔震橡胶支座

桥梁伸缩装置

18.2.伸缩装置18.2.1概念1.桥梁伸缩装置：

是安装在桥梁两端的伸缩变形装置。2.主要作用功能：

是满足桥梁结构在车辆荷载作用下的顺桥向受力变形和春夏秋冬以及昼夜环境温差变化下的热胀冷缩产生的温度变形的需要。桥梁设计人员根据不同桥型、不同结构材料、不同跨度等因素设计选用不同规格型号的伸缩装置。市政桥梁与公路桥梁相比，一般跨度都不大，设计所要求的伸缩量都比较小。

桥梁伸缩装置

桥梁伸缩装置

陕西延安清安高速公路·伸缩缝安装工程

桥梁伸缩装置

18.2.2.分类桥梁伸缩装置按伸缩体结构的不同分类1.模数式伸缩装置：伸缩体由中梁钢和80mm的单元橡胶密封带组合而成的伸缩装置，适用于伸缩量160~2000mm的公路桥梁工程。2.梳齿板式伸缩装置：缩体由钢制梳齿板组合而成的伸缩装置，适用于伸缩量不大于300mm的公路桥梁工程，市政桥梁应用较多。

桥梁伸缩装置

3.橡胶板式伸缩装置：

分为板式橡胶伸缩装置和组合式橡胶伸缩装置两种。前者适用于伸缩量小于60mm的公路桥梁工程，后者适用于伸缩量不大于120mm的公路桥梁工程。橡胶式伸缩装置不宜用于高速公路、一级公路上的桥梁工程。4.异型钢单缝式伸缩装置：

伸缩体完全由橡胶密封带组成的伸缩装置。

桥梁伸缩装置

适用条件：1.由单缝钢和橡胶密封带组成的单缝式伸缩装置，适用于伸