一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法技术

本申请涉及板式橡胶支座检测领域，具体涉及一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法。特殊的，本申请所述单剪试验方法利用单剪试验设备进行，通过双剪试验法与单剪试验法在相同压力荷载下的置换试验，我们计算得到单剪试验设备存在的系统摩擦力，从而消除该系统摩擦力对试验结果的影响，保证试验结果的准确性。在得到系统摩擦力与荷载压力的关系后，我们即可使用单剪试验设备进行剪切测试，并在剪切过程中，采用拉力与系统摩擦力的差值作为真实剪切力，从而计算得到准确的抗剪弹性模量。本申请所述单剪试验方法操作简单，并且可以显著降低中大型板式橡胶支座的检测成本，因此，所述本申请所述单剪试验方法具有很好的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法
本申请涉及板式橡胶支座检测领域，具体涉及一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法。
技术介绍
板式橡胶支座指的是用两层以上的钢板以及多层橡胶弹性材料经粘合硫化得到的一种支座产品。该种板式橡胶支座的特点是具有很高的垂直荷载能力，可以作为桥梁、大型构件的支座使用，并且，其还具有很好的弹性，允许被支撑物做一定幅度的偏移，从而消除内部应力，提升整体结构的安全性。为了描述板式橡胶支座的各项性能指标，交通部行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T4-2019给出了各项指标的检测标准。其中，板式橡胶支座的抗剪弹性模量由“双剪法”试验得到，所述“双剪法”试验采用两组板式橡胶支座试样以及双剪试验机进行。“双剪法”试验检测时，需要2个板式橡胶支座试样上下重叠放置，而实际上，板式橡胶支座在使用时是单个放置的，这与检测时的板式橡胶支座的受力特点不一致，因而检测结果数据不能真实反映实际工程情况。另外，双剪试验设备整体价格偏高，且“双剪法”试验需要两组板式橡胶支座进行试验，总体来说，测试成本较高。特别是现在市面上已经出现了大吨位的板式橡胶支座，并且有更加大型化的趋势，按照现行标准需要专门生产更大吨位的双剪试验设备，对于现行条件下大型单剪试验设备较为成熟的情况下，显得十分浪费。因此，利用现行成熟的单剪试验设备来开发板式橡胶支座抗剪弹性模量的新检测方法显得尤为重要。
技术实现思路
本着利用现行成熟的单剪试验设备开发针对板式橡胶支座抗剪弹性模量的新测量方法的目的，本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该试验方法采用单剪试验设备进行，所述单剪试验设备的下承载板下方通过设置滑动滚动装置支撑于台座之上；所述单剪试验方法在应用前经测试或查询得到所用单剪试验设备在不同压力下的系统摩擦力μ；所述系统摩擦力μ的测试方法为：1)将两个支座试样分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座试样的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座试样的设计平均压力；2)分别测量在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，得到单个支座试样在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；3)将单个上述支座试样放入到单剪试验设备的测试工位，分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Fi；4)计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi，所述板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法包括如下步骤：a)在单剪试验设备上，将支座试样放置于单剪试验设备的上承载板与下承载板之间，并在支座试样与承载板之间设有防滑摩擦板，所述支座试样为短边方向受剪；b)将压应力连续增至支座试样的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变；c)通过拉动下承载板将剪应力连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷3-10min，记录初始值，绘制应力-应变图；d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷0.5-3min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa；e)采取任意两级剪应力数据，则该支座试样的抗剪弹性模量G的计算公式为：G＝(τa-τb)/(γa-γb)式中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同剪应力，γa和γb指的是在τa和τb的作用下的累积剪切形变量，步骤c)和步骤d)中，剪切力等于拉力减去该压力荷载下的系统摩擦力μ。可选的，步骤1)中，预设水平位移Δx为：Δx＝(τ0.5×te)/Gp式中，τ0.5指的是大小为0.5MPa的剪应力，te指的是支座试样的橡胶层水平厚度，Gp指的是支座试样的设计抗剪弹性模量。可选的，步骤2)中，压力R按照从0到支座试样的设计平均压力均分N级测试，其中，N为大于3的自然数。可选的，后续步骤中，根据各级压力R荷载下的测试结果计算得到各级压力R荷载下对应的系统摩擦力μ，并根据上述结果进行线性拟合得到该压力范围内的系统摩擦力对应压力的拟合方程和/或图形。可选的，单剪试验设备的系统摩擦力μ每年至少校准一次。根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤a)中，将支座试样的竖直对称轴与上、下承载板的中心轴设置处于同一垂直面，其精度小于支座试样短边尺寸的1％。可选的，压应力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率增加；步骤c)中，剪应力以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率增加。可选的，步骤c)和步骤d)的加载过程各进行三次，其中，步骤d)中，两次加载过程之间间隔10min。可选的，步骤d)中，若系统摩擦力μ小于剪切力的1％，则取系统摩擦力μ为0。可选的，步骤e)中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同且大小为a和b的剪应力，其中，a＝0.3，b＝1.0。本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该单剪试验方法利用现有的技术更加成熟、成本更低的单剪试验设备进行测量。由于单剪试验设备下方存在滑动滚动装置，不可避免的存在滑动和滚动摩擦力，即存在影响试验结果的系统摩擦力。为了消除该系统摩擦力的影响，我们采用双剪置换的方式间接测得不同压力荷载下的系统摩擦力，并在后续正式测量中将其消去，从而消除系统摩擦力的影响。本申请所述单剪试验方法总体步骤较为简单，试验操作相比双剪试验法更为便捷。另外重要的是，本申请所述单剪试验法采用单剪试验设备进行，特别适用于中大型的板式橡胶支座的测量，可以显著降低中大型板式橡胶支座的检测成本。因此，本申请所述单剪试验方法具有很好的推广价值。附图说明图1为所述双剪试验方法示意图；图2为所述单剪试验方法示意图；图3为实施例中单剪试验设备的压力-系统摩擦力线性拟合图形。标号说明：1-上承载板、2-防滑摩擦板、3-支座试样、4-下承载板、5-滑动滚动装置、6-台座、7-中间钢拉板；图中R指的是竖直方向的压力；H和F指的是水平方向的拉力。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该单剪试验方法的特别之处在于采用单剪试验设备进行。所述单剪试验设备为现有常规的用于测试单个式样的剪切测试的试验设备，并且，所述单剪试验设备的下承载板4下方通过设置滑动滚动装置5支撑于台座6之上，也就是说，在压力和剪切力作用下，单剪试验设备的部分结构相对台座6滑动。显然，容易想到的是，在该设置下，该测试系统中不可避免地存在滑动和滚动摩擦力，在本申请中，为便于描述，我们将上述影响试验结果的滑动和滚动摩擦力的总合力称之为系统摩擦力μ。为了避免系统摩擦力μ影响试验结果的准确性，我们应当用拉力减去系统摩擦力作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，其特征在于，采用单剪试验设备进行，所述单剪试验设备的下承载板下方通过设置滑动滚动装置支撑于台座之上；所述单剪试验方法在应用前经测试或查询得到所用单剪试验设备在不同压力下的系统摩擦力μ；/n所述系统摩擦力μ的测试方法为：/n1)将两个支座试样分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δ

【技术特征摘要】
1.一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，其特征在于，采用单剪试验设备进行，所述单剪试验设备的下承载板下方通过设置滑动滚动装置支撑于台座之上；所述单剪试验方法在应用前经测试或查询得到所用单剪试验设备在不同压力下的系统摩擦力μ；
所述系统摩擦力μ的测试方法为：
1)将两个支座试样分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座试样的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座试样的设计平均压力；
2)分别测量在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，得到单个支座试样在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；
3)将单个上述支座试样放入到单剪试验设备的测试工位，分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Fi；
4)计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi，
所述板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法包括如下步骤：
a)在单剪试验设备上，将支座试样放置于单剪试验设备的上承载板与下承载板之间，并在支座试样与承载板之间设有防滑摩擦板，所述支座试样为短边方向受剪；
b)将压应力连续增至支座试样的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变；
c)通过拉动下承载板将剪应力连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷3-10min，记录初始值，绘制应力-应变图；
d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷0.5-3min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa；
e)采取任意两级剪应力数据，则该支座试样的抗剪弹性模量G的计算公式为：
G＝(τa-τb)/(γa-γb)
式中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同剪应力，γa和γb指的是在τa和τb的作用下的累积剪切形变量，

【专利技术属性】
技术研发人员：郑鹏伟，
申请(专利权)人：四川正达检测技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51