曾勝武，張 忠

(葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，宜昌 443002)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的大力發(fā)展，“十三五”以來，中國(guó)高速公路進(jìn)入了全面規(guī)范和高質(zhì)量發(fā)展新階段。據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)9.6萬km，首次超越美國(guó)，居世界第一。到2020年底，我國(guó)高速公路總里程達(dá)16萬km，繼續(xù)穩(wěn)居世界第一位。公路橋梁板式橡膠支座具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和更換方便等優(yōu)點(diǎn)，被市政和公路橋梁工程廣泛應(yīng)用。目前橡膠支座的制造廠家較多，一些規(guī)模較小的制造廠商為獲取利益不按照橡膠支座的加工工藝生產(chǎn)，采購(gòu)劣質(zhì)橡膠，以次充好，嚴(yán)重影響橋梁工程的質(zhì)量。因此需要通過試驗(yàn)檢測(cè)工作對(duì)橡膠支座的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。為保證橡膠支座試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過溫度的調(diào)節(jié)分析探討溫度對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的影響情況[1]。

1 檢測(cè)前期準(zhǔn)備工作

1.1 檢測(cè)人員能力狀況

橡膠支座試驗(yàn)檢測(cè)人員應(yīng)具備專業(yè)的檢測(cè)理論知識(shí)和操作水平，相關(guān)檢測(cè)人員應(yīng)取得交通運(yùn)輸部試驗(yàn)檢測(cè)助理工程師以上的相關(guān)資格證書。為排除人員能力差異對(duì)橡膠支座試驗(yàn)的影響，試驗(yàn)采用同一位檢測(cè)人員操作，檢測(cè)人員具備交通運(yùn)輸部橋梁隧道檢測(cè)工程師資格。

1.2 檢測(cè)儀器

檢測(cè)儀器性能的好壞影響橡膠支座試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，使用前需經(jīng)過有資質(zhì)的國(guó)家計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)按照檢定規(guī)程進(jìn)行檢定，檢定合格后方可投入檢測(cè)使用。試驗(yàn)采用同一臺(tái)微機(jī)控制電液伺服壓剪試驗(yàn)機(jī)，規(guī)格型號(hào)：10 000 kN，試驗(yàn)機(jī)精度為1級(jí)，示值相對(duì)最大允許值為±1.0%，試驗(yàn)機(jī)正壓力和水平力的使用在最大值的20%～80%。試驗(yàn)機(jī)滿足以下條件：1)具備自動(dòng)、平穩(wěn)連續(xù)加載，且無沖擊和顫動(dòng)現(xiàn)象；2)自動(dòng)持荷(試驗(yàn)荷載滿負(fù)荷保持時(shí)間不少于4 h，且試驗(yàn)荷載的示值變動(dòng)≤0.5%)；3)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，自動(dòng)繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖，自動(dòng)儲(chǔ)存試驗(yàn)原始記錄及曲線圖，自動(dòng)打印結(jié)果。

承載板：試驗(yàn)機(jī)上下承載板具有足夠的剛度，厚度大于平面最大尺寸的1/2。

測(cè)量變形量的儀表：儀表量測(cè)滿足板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)的要求，測(cè)量豎向壓縮變形量為四支精度為0.001 mm的數(shù)顯千分表，其示值誤差和相關(guān)技術(shù)要求滿足檢驗(yàn)規(guī)程。

1.3 檢測(cè)環(huán)境

常溫型橡膠支座(氯丁橡膠)適用于-25～60 ℃，耐寒型橡膠支座(天然橡膠)適用于-40～60 ℃，《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T 4—2019規(guī)定板式橡膠支座試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境溫度為(23±5)℃，且不能有腐蝕氣體及影響檢測(cè)的振動(dòng)源[2]。此次試驗(yàn)通過調(diào)節(jié)不同檢測(cè)溫度，研究檢測(cè)溫度對(duì)公路橋梁板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果的影響。

1.4 被檢樣品

檢測(cè)的板式橋梁橡膠支座規(guī)格型號(hào)為GBZ JH150×150×30，橡膠層總厚度為20 mm，形狀系數(shù)7.00，平均允許壓應(yīng)力10 MPa，采用一組3個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)。樣品預(yù)置需恒溫，檢測(cè)前試樣表面擦拭干凈，離開地面一定高度，保證試樣整個(gè)橡膠面恒溫[3]。然后將其直接暴露在溫度(20±2)℃(第一次試驗(yàn))、(23±2)℃(第二次試驗(yàn))、(26±2)℃(第三次試驗(yàn))下，停放24 h，以使試樣內(nèi)外溫度一致。

2 抗壓彈性模量試驗(yàn)

待板式橋梁橡膠支座試樣恒溫結(jié)束后進(jìn)行正式抗壓彈性模量試驗(yàn)，試驗(yàn)分三次進(jìn)行。每次試驗(yàn)對(duì)應(yīng)樣品預(yù)置溫度，檢測(cè)溫度分別為：第一次試驗(yàn)：(20±2)℃；第二次試驗(yàn)：(23±2)℃；第三次試驗(yàn)：(26±2)℃。

2.1 第一次抗壓彈性模量試驗(yàn)

首先將檢測(cè)溫度控制在(20±2)℃范圍內(nèi)，將微機(jī)控制電液伺服壓剪試驗(yàn)機(jī)預(yù)熱10 min，試樣置于試驗(yàn)機(jī)承壓板并對(duì)準(zhǔn)中心，保證精度<1%樣品的短邊尺寸。開啟試驗(yàn)機(jī)，緩緩加載到壓應(yīng)力為1.0 MPa且穩(wěn)壓后，安裝承壓板上的四支千分表，確認(rèn)無誤后試驗(yàn)開始預(yù)壓，將壓應(yīng)力以0.03～0.04 MPa/s的速率連續(xù)增至平均壓應(yīng)力σ為10 MPa，持荷2 min ,然后以相同速率將壓應(yīng)力卸至1.0 MPa[4]。持荷5 min,記錄初始值,繪制應(yīng)力-應(yīng)變圖。預(yù)壓三次。

正式加載:每一加載循環(huán)自1.0 MPa開始，將壓應(yīng)力以0.03～0.04 MPa/s的速率均勻加載至4 MPa,持荷2 min后采集支座變形值，然后以同樣速率每2 MPa為一級(jí)逐級(jí)加載，每級(jí)持荷2 min后采集支座變形值，直至平均壓應(yīng)力σ為止。繪制的應(yīng)力應(yīng)變圖，應(yīng)呈線性關(guān)系,然后以同樣速率卸載至壓應(yīng)力為1.0 MPa。加載過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行三次,每次間隔10 min[2]。以承載板四角所測(cè)變化值的平均值,作為各級(jí)荷載下試樣累計(jì)豎向壓縮變形。按試樣橡膠層的總厚度，求出在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下,試樣的累計(jì)壓縮應(yīng)變。

整個(gè)檢測(cè)過程包括數(shù)據(jù)采集和計(jì)算均為試驗(yàn)機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行，三個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(檢測(cè)溫度(20±2)℃)

2.2 第二次抗壓彈性模量試驗(yàn)

檢測(cè)樣品采用與第一次抗壓彈性模量試驗(yàn)相同的一組(三個(gè)樣品)板式橡膠支座，當(dāng)?shù)谝淮慰箟簭椥阅Ａ吭囼?yàn)結(jié)束后，為使板式橡膠支座的性能恢復(fù)，將其靜止放置于標(biāo)準(zhǔn)溫度(23±2)℃下48 h。然后進(jìn)行第二次抗壓彈性模量試驗(yàn)，檢測(cè)溫度控制在(23±2)℃范圍內(nèi)，檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法步驟同第一次試驗(yàn)。三個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(檢測(cè)溫度(23±2)℃)

2.3 第三次抗壓彈性模量試驗(yàn)

檢測(cè)樣品采用與前兩次抗壓彈性模量試驗(yàn)相同的一組(三個(gè)樣品)板式橡膠支座，當(dāng)?shù)诙慰箟簭椥阅Ａ吭囼?yàn)結(jié)束后，為使板式橡膠支座的性能恢復(fù)，將其靜止放置于標(biāo)準(zhǔn)溫度(26±2)℃下48 h。然后進(jìn)行第三次抗壓彈性模量試驗(yàn)，檢測(cè)溫度控制在(26±2)℃范圍內(nèi)，檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法步驟與第一次和第二次抗壓彈性模量試驗(yàn)相同。三個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(檢測(cè)溫度(26±2)℃)

2.4 三次板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)對(duì)比情況

綜合三次抗壓彈性模量試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果，匯總?cè)绫?所示。

表4 板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測(cè)結(jié)果匯總統(tǒng)計(jì)

由表4可知，第二次板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)檢測(cè)溫度比第一次試驗(yàn)的檢測(cè)溫度升高2.3～3.3 ℃，檢測(cè)結(jié)果的偏差減少8.3%～15.5%；第三次板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)檢測(cè)溫度比第二次試驗(yàn)的檢測(cè)溫度升高2.6～3.6 ℃，檢測(cè)結(jié)果的偏差減少7.5%～18.5%。通過三次比對(duì)試驗(yàn)可知，板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)中伴隨檢測(cè)溫度的升高，其抗壓彈性模量的偏差相應(yīng)減少，檢測(cè)溫度升高2～4 ℃，檢測(cè)結(jié)果的偏差相應(yīng)減少8%～18%。

3 結(jié) 語

通過對(duì)公路橋梁板式橡膠支座進(jìn)行抗壓彈性模量試驗(yàn)檢測(cè)溫度的分析，探明了檢測(cè)溫度對(duì)公路橋梁板式橡膠支座抗壓彈性模量試驗(yàn)影響較大。檢測(cè)溫度升高，檢測(cè)結(jié)果的偏差相應(yīng)減少，因此檢測(cè)過程中應(yīng)充分考慮檢測(cè)前樣品恒溫及試驗(yàn)過程中溫度對(duì)最終檢測(cè)結(jié)果的影響。