張紅永，趙貴英，谷立寧，龐二紅，常廣忠

(衡橡科技股份有限公司，河北 衡水 053000）

1 引言

JT/T4—2019《公路橋梁板式橡膠支座》標(biāo)準(zhǔn)對支座抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值給出了E=5.4GS2的計算公式［1］，并且允許實(shí)測值E1在此標(biāo)準(zhǔn)值基礎(chǔ)上有正負(fù)20%的偏差，公式中的G是抗剪彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取1 MPa，S為形狀系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中對矩形和圓形支座分別給出了計算公式。在抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值這個公式中有一個計算系數(shù)：5.4，這是一個通過樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程計算得到的數(shù)值，此文就是對它的取值進(jìn)行驗(yàn)證和研討。

1988年我國制定了《公路橋梁板式橡膠支座技術(shù)條件》（JT 3132.2-88）［2］, 這是我國關(guān)于此類產(chǎn)品的第一個標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)中抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值的計算 公 式 為：E=53×S-41.8；于1993年9月1日 實(shí) 施的JT/T4-1993標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值計算公式為E=66S-162；2004年至今采用的抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值計算公式一直為E=5.4G×S2。由此可以看出，抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值的計算公式是不斷變化的。

近年來，對于板式橡膠支座抗壓彈性模量的控制有些不同的觀點(diǎn)：在GB/T 20688.4-2007中規(guī)定實(shí)測抗壓彈性模量允許偏差為±30%；在EN 1337-3:2005《結(jié)構(gòu)支座-第三部分：橡膠支座》標(biāo)準(zhǔn)中要求［3］：應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率不應(yīng)呈現(xiàn)出一個最大或者最小的高于最大設(shè)計荷載的值，不能出現(xiàn)開裂、錯位或黏接破壞；在A ASHTOM-2015-06(2011)美國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中對抗壓彈性模量未作規(guī)定。

下面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是某公司近兩年來的板式橡膠支座實(shí)測抗壓彈性模量數(shù)據(jù)（不完全統(tǒng)計），這些數(shù)據(jù)的樣本不是特意加工的，在加工過程中制造商盡力選擇了合適的橡膠配方，以靠近JT/T4—2019標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值，以提高力學(xué)性能合格率。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證情況

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

名稱：微機(jī)控制電液伺服壓剪試驗(yàn)機(jī)， 型號：YJW-5000，參數(shù)：最大試驗(yàn)壓力：5 000 kN，摩擦、剪切力：1 000 kN，摩擦力：300 kN，精度1%，制造商：上海華龍測試儀器有限公司，精度：1級。

2.2 試驗(yàn)方案

將支座如下圖1所示放置在試驗(yàn)機(jī)上，按照J(rèn)T/T4-2019附錄A的規(guī)定對支座施加豎向力，取得豎向變形，并且按照A.4.1.2的公式計算實(shí)測抗壓彈性模量（E1）結(jié)果。再按照附錄A抗剪彈性模量試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，取得抗剪彈性模量實(shí)測值（G1）。

圖1 板式橡膠支座進(jìn)行抗壓彈性模量試驗(yàn)圖片

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1） 從上述數(shù)據(jù)可以看出，抗壓彈性模量計算系數(shù)5.4是不斷變化的，并不是一個定值，經(jīng)過上表的實(shí)測數(shù)據(jù)反推得到5.54的平均值，當(dāng)然這只是一家制造商的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（2）抗壓彈性模量計算系數(shù)5.4有隨著形狀系數(shù)變大而不斷變小的趨勢。

（3）對于形狀系數(shù)較小的規(guī)格，比如S≤7.5的規(guī)格，存在實(shí)測抗壓彈性模量偏高，甚至超過20%允差的情況；抗壓彈性模量和抗剪彈性量兩項(xiàng)實(shí)測數(shù)據(jù)偏差的交集達(dá)不到抗剪彈性模量允許的偏差±15%，也就是說此范圍內(nèi)的板式橡膠支座力學(xué)性能檢驗(yàn)合格率降低了。

表1 JT/T4-2019標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列支座試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算表

續(xù)表

續(xù)表

（4）形狀系數(shù)S在8～10范圍內(nèi)的板式橡膠支座，抗壓彈性模量和抗剪彈性模量兩項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)測偏差的交集在擴(kuò)大，對于S=9.5，直徑200×42的支座，豎向和水平彈性模量相對偏差降低到了5%，也就是說：這種規(guī)格的支座進(jìn)行力學(xué)性能檢測它的合格率是相對較高的。

（5） 形狀系數(shù)S＞10的支座，抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值相對較高，實(shí)測值負(fù)偏差變小，抗剪彈性模量開始在正偏差，豎向和水平彈性模量允許偏差的交集又開始變小了，支座的力學(xué)性能合格率降低了。

3 試驗(yàn)結(jié)論

（1）抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值計算系數(shù)5.4不夠合理，它是一個和形狀系數(shù)相關(guān)的一個變量。

（2）板式橡膠支座各規(guī)格的支座抗壓彈性模量和抗剪彈性模量允許偏差的交集達(dá)不到±15%（±15%是JT/T4-2019標(biāo)準(zhǔn)抗剪彈性模量的允許偏差），形狀系數(shù)較低和較高的支座交集更小，所以實(shí)測時保抗壓和抗剪兩項(xiàng)力學(xué)性能合格是有一定難度的。

（3）不同規(guī)格的板式支座的抗壓彈性模量應(yīng)該越接近越均勻越好，這樣使用起來更不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因?yàn)樾螤钕禂?shù)的大小直接決定了抗壓彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值的高低（E=5.4G×S2G=1）,因此應(yīng)該縮小形狀系數(shù)的差距，最好控制在9～11的范圍內(nèi)，這就要根據(jù)支座的平面尺寸反推中間橡膠層。

（4）支座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即鋼板層層數(shù)和中間橡膠層可以不作統(tǒng)一規(guī)定，由各制造商根據(jù)自己的配方，在保證抗剪彈性模量合格的前提下自行計算確定，只要保證批量產(chǎn)品的抗壓彈性模量相對偏差不大于某一允許偏差即可，這樣就可以保證支座在橋梁安裝使用過程中承載和變形能力相對均衡，不發(fā)生偏載。