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公路桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量试验的加载程序与结果判定
板式橡胶支座抗压弹性模量按《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019 附录 A.4.1 试验,试验步骤与判定要点如下。
【一、试验准备(A.4.1.1 a)】
将试样置于试验机承载板上,上、下承载板与支座的接触面不应有油渍;对准中心,对中精度应小于试件短边尺寸或直径的 1%。
缓缓加载至压应力 1.0MPa 并稳压后,在承载板四角对称安置四只位移传感器,确认无误后开始预压。
试样的抗压弹性模量以承载板四角所测变化值的平均值作为各级荷载下试样的累计竖向压缩变形。
【二、预压(A.4.1.1 b)】
将压应力以 0.03MPa/s~0.04MPa/s 的速率连续增至平均压应力 σ=10MPa,持荷 2min;然后以相同速率将压应力卸至 1.0MPa,持荷 5min,记录初始值、绘制应力—应变图。预压三次。
注意:预压卸载的终点是 1.0MPa 而不是 0,且要持荷 5min,不是卸载后立即开始。
【三、正式加载(A.4.1.1 c)】
每一加载循环自 1.0MPa 开始:
1. 以 0.03MPa/s~0.04MPa/s 的速率均匀加载至 4MPa,持荷 2min 后采集支座变形值;
2. 然后以同样速率每 2MPa 为一级逐级加载(4→6→8→10MPa),每级持荷 2min 后采集支座变形数据,直至平均压应力 σ=10MPa;
3. 绘制的应力—应变图应呈线性关系;
4. 然后以同样速率卸载至压应力 1.0MPa。
加载过程连续进行三次,每一次间隔 10min。
【四、计算(A.4.1.2)】
按试样橡胶层的总厚度 t_c 求出各级试验荷载作用下试样的累计压缩应变 ε(ε = 累计竖向压缩变形 ÷ 橡胶层总厚度)。
实测抗压弹性模量取 4MPa 级与 10MPa 级两个荷载级的数据计算:E =(σ(10MPa) − σ(4MPa))÷(ε(10MPa) − ε(4MPa)),精确至 1MPa,采用支座有效面积。
关键点:压缩应变的分母是橡胶层的总厚度,不是支座的总厚度(支座总厚度含钢板层,用错会把应变算小、E 算大)。
【五、结果取值与判定(A.4.1.3)】
每一块试样的抗压弹性模量 E 为三次加载过程所得三个实测结果的算术平均值;单项结果与算术平均值之间的偏差不应大于算术平均值的 3%,否则可对该试样重新复核试验一次;仍超过 3% 时,应由试验机生产厂专业人员对试验机进行检修和检定,合格后再重新进行试验。
整批支座合格判定:实测抗压弹性模量应满足标准容许抗压弹性模量 E_s 的 ±20% 范围内,E_s 按 E_s = 5.4 × S² 计算,S 为支座形状系数(不是设计图纸给定的设计值)。
【六、常见错误】
1. 把正式加载说成「分七级」:正确的程序是从 1.0MPa 起、先加载至 4MPa,之后每 2MPa 一级到 10MPa,且整个加载循环要连续做三次、每次间隔 10min。
2. 每级持荷写成 3min:标准规定每级持荷 2min。
3. 用支座总厚度代替橡胶层总厚度计算压缩应变。
4. 把「单项结果与算术平均值的偏差不大于 3%」错记成 5%,或误当成「三次加载变形值的离散性判据」——它约束的是三次加载算得的三个 E 值。
5. 把合格判据的基准 E_s 当成设计图纸给定的设计值:E_s 是按形状系数计算的容许值(E_s = 5.4S²)。
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