橋涵結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè) 第一節(jié) 橋梁支座和伸縮裝置檢驗(yàn)

第四章橋涵結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)第一節(jié)、橋梁支座和伸縮裝置檢驗(yàn)一、橋梁支座橋梁支座設(shè)置在梁板式體系中主粱與墩臺(tái)之間，其主要功能是將上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞給墩臺(tái)，并能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的荷載、溫度變化、混凝土收縮等各種因素所產(chǎn)生的變形（水平位移及轉(zhuǎn)角），使上部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合設(shè)計(jì)計(jì)算圖式。橋梁支座按其材料可劃分為小橋涵上使用的簡(jiǎn)易墊層支座、大中橋上使用的鋼板支座、鋼筋混凝土支座、鑄鋼或不銹鋼支座以及目前使用極為廣泛的橡膠支座等。橋梁橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，目前已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，也是我國(guó)橋梁支座的發(fā)展方向。這里主要介紹橋梁板式橡膠支座的檢驗(yàn)方法。1板式橋梁橡膠支座構(gòu)造特性板式橋梁橡膠支座通常由若干層橡膠片與以薄鋼板為剛性加勁物組合而成，各層橡膠與上下鋼板經(jīng)加壓硫化牢固的粘接成為一體。支座在豎向荷載作用下，具有足夠的剛度，主要是由于嵌入橡膠片之間的鋼板限制橡膠的側(cè)向膨脹。在水平力作用下，支座的水平位移量取絕于橡膠片的凈厚度。在運(yùn)營(yíng)期間為防止嵌入鋼板的銹蝕，支座的上下面及四邊都有橡膠保護(hù)層。2板式橋梁橡膠支座的技術(shù)要求交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JTT43）規(guī)定了橋梁板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格，其設(shè)計(jì)參數(shù)、支座成品力學(xué)性能指標(biāo)及質(zhì)量要求應(yīng)符合規(guī)定要求。標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格以外型式的支座應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果自行確定設(shè)計(jì)參數(shù)。3板式橋梁橡膠支座檢驗(yàn)方法橋梁橡膠支座檢驗(yàn)有型式檢驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)和使用前抽檢三種質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。型式檢驗(yàn)是指廠家在投產(chǎn)、膠料配方改變、工藝和結(jié)構(gòu)型式改變及正常生產(chǎn)中質(zhì)檢部門(mén)或國(guó)家監(jiān)督機(jī)構(gòu)定期檢測(cè)。出廠檢驗(yàn)必須由廠家質(zhì)量管理部門(mén)進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)合格后才可出廠，供貨時(shí)必須附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件及合格證。而橋涵工程使用前抽檢是指針對(duì)具體支座的設(shè)計(jì)要求，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，進(jìn)行的常規(guī)性檢驗(yàn)。通常應(yīng)在支座進(jìn)人工地后抽取一定比例送檢，主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有支座成品力學(xué)性能檢驗(yàn)、支座成品解剖檢驗(yàn)和外觀、幾何尺寸檢驗(yàn)等。（1）抗壓彈性模量檢驗(yàn)試驗(yàn)方法為通過(guò)中心受壓試驗(yàn)，得出橡膠支座的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并據(jù)此求出支座的抗壓彈性模量，實(shí)測(cè)出使用應(yīng)力下支座的最大壓縮量井觀察支座在受壓情況下的工作狀態(tài)。大量的試驗(yàn)研究表明，橡膠支座在受壓荷載作用下，在壓應(yīng)力不大時(shí)，支座的應(yīng)力應(yīng)變是非線性關(guān)系，即關(guān)系開(kāi)始有一曲線段；其后隨著荷載的逐步加，壓縮變形幾乎成比例增加，則曲線呈線性關(guān)系，卸載后變形基本上可完全恢復(fù)原位。橡膠支座抗壓彈性模量就是根據(jù)上述曲線中的直線段確定的。其試驗(yàn)步驟為將橡膠支座成品直接置于試驗(yàn)加荷裝置承壓板上，對(duì)準(zhǔn)中心，加荷至壓力應(yīng)為1OMPA，在承載板的四角對(duì)稱安裝四只位移計(jì)。進(jìn)行預(yù)壓。將壓應(yīng)力緩緩增至，持荷5MIN，然后卸至應(yīng)力為1OMPA。記錄百分表初始值，預(yù)壓三次。正式加載。每一加載循環(huán)自110MPA開(kāi)始，每級(jí)壓應(yīng)力為10MPA，持荷3MIN,讀取百分表讀數(shù)，至為止，然后卸載至壓應(yīng)力為10MPA。L0MIN后進(jìn)行下一加載循環(huán)。加載過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次。以承載四角所測(cè)得的變位平均值作為各級(jí)荷載下試樣的累計(jì)壓縮變形C，按試樣橡膠層的總厚度I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I。每一塊試樣的抗壓彈性模量E為三次加載過(guò)程所得的三個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值。但單項(xiàng)結(jié)果和算術(shù)平均值之間的偏差不應(yīng)大于算術(shù)平均值的10，否則該試樣應(yīng)重新試驗(yàn)一次。橡膠支座在一定的壓力作用下，其豎向變形主要由兩個(gè)因素決定。一是支座中間橡膠片與加勁鋼板接觸面的狀態(tài)，即橡膠與鋼板粘接質(zhì)量，如果粘按牢固，橡膠的側(cè)向膨脹受到鋼板的約束減少了支座的豎向變形，反之則增大豎向變形。同批支座中，個(gè)別支座受壓后變形量比同類支座相比差異較大，說(shuō)明在支座加工時(shí)，膠片與鋼板的粘接處存在缺陷，達(dá)不到極限抗壓強(qiáng)度時(shí)會(huì)有劇響。第二個(gè)起決定作用的因素是支座受壓面積與其自由膨脹側(cè)面積之比值，常稱之為形狀系數(shù)。（2）極限抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)由于橋梁橡膠支座極限抗壓強(qiáng)度很大，因此部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了70MPA（矩形支座）和75MPA（圓形支座）作為橡膠支座的極限抗壓強(qiáng)度，極限抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)可在抗壓彈模試驗(yàn)完成后按每分鐘10MPA的加荷速率加載至壓應(yīng)力達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度為止，并隨時(shí)觀察，支座完好無(wú)損，其指標(biāo)為合格。（3）抗剪彈性模量檢驗(yàn)由于梁體受溫度、收縮徐變以及車(chē)輛制動(dòng)力等環(huán)境條件產(chǎn)生的水平位移將使支座產(chǎn)生剪切變形，而橡膠支座水平位移量的大小主要取決于橡膠片的凈厚度，也就是說(shuō)，支座的剪切位移是靠膠層的變形產(chǎn)生的，我國(guó)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了橡膠支座的剪切模量檢驗(yàn)辦法。橡膠支座抗剪彈性模量試驗(yàn)是以正壓力為容許壓應(yīng)力，并在抗剪過(guò)程中保持不變的情況下，采用2塊支座用中間鋼拉板推或拉組成雙剪裝置，橡膠支座的頂面或底面必須以實(shí)橋設(shè)計(jì)（鋼筋混凝土梁、鋼梁）圖紙一致，而且中間鋼拉板的對(duì)稱軸應(yīng)和加壓設(shè)備中軸處在同一垂直面上，剪切變形量的量測(cè)一般采用2個(gè)大標(biāo)距的位移傳感器或百分表，正壓力和剪切力一般采用力傳感器進(jìn)行量測(cè)控制。正式試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)載，以控制安裝偏差和消除初應(yīng)力，正式加載時(shí)，施加水平力至剪應(yīng)力01MPA后持荷5MIN，然后卸載至剪應(yīng)力為01MPA后記錄位移計(jì)初始值。正式加載每一加載值循環(huán)自01MPA開(kāi)始，每級(jí)剪應(yīng)力增力01MPA，持荷1MIN,讀取位移計(jì)讀數(shù)，至10MPA為止，然后卸載剪應(yīng)力為01MPA。10MIN后進(jìn)行下一循環(huán)。加載過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次。將各級(jí)水平荷載下位移計(jì)所測(cè)出的試樣累積為水平變形式S，按試樣橡膠層的總厚度I求出在各級(jí)試驗(yàn)荷載作用下試樣的累計(jì)剪切應(yīng)變I。每?jī)蓚€(gè)檢驗(yàn)支座所組成試樣的綜合剪彈性模量G為這組試件三次加載所得到的三個(gè)結(jié)果的算術(shù)平均值。但各單項(xiàng)結(jié)果與算術(shù)平均值之間的偏差不應(yīng)大于算術(shù)平均值的10，否則該試樣應(yīng)重新進(jìn)行一次試驗(yàn)。（4）容許剪切角檢驗(yàn)（5）摩擦系數(shù)檢驗(yàn)?zāi)Σ料禂?shù)試驗(yàn)，除要求必須對(duì)四氟板與不銹鋼板進(jìn)行檢驗(yàn)外，對(duì)橡膠與混凝土、橡膠與鋼板間摩擦系數(shù)試驗(yàn)可按需要或用戶要求進(jìn)行檢驗(yàn)。將試樣按規(guī)定擺好，對(duì)準(zhǔn)中心位置。施加壓應(yīng)力至，并在整個(gè)摩擦系數(shù)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變。逐級(jí)均勻施加水平力，每級(jí)間隔30S增加水平剪應(yīng)力為02MPA，至支座試樣與混凝土板、鋼板、不銹鋼板試樣接觸面間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)為止，記錄此時(shí)水平剪應(yīng)力。試驗(yàn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行三次。（6）允許轉(zhuǎn)角檢驗(yàn)在外荷載作用下，支座在發(fā)生豎向壓縮的同時(shí)，由于梁體的撓曲作用還產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。支座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一側(cè)的橡膠被壓縮，而另一側(cè)則逐漸被抬起。隨著轉(zhuǎn)角的增大，支座各層間的橡膠將由壓力大的區(qū)域逐次向壓力小的地方“轉(zhuǎn)移”，但這種轉(zhuǎn)移因受上下鋼板的約束影響，只能進(jìn)行到一定程度。如果豎向壓縮回彈變形值大于其總壓縮量，支座邊緣必將出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。這是檢驗(yàn)橡膠支座的厚度在梁體端部在可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)角的作用下能否滿足設(shè)計(jì)要求的必要條件。檢測(cè)時(shí)，在距支座中心600MM處，安裝使支座產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的千斤頂和測(cè)力傳感器，并在假定梁體的四角安置位移傳感器或百分表。首先進(jìn)行預(yù)壓，將壓應(yīng)力緩緩增至，維持5MIN然后卸載至力為1OMPA。如此反復(fù)預(yù)壓三遍。正式加載。施加壓力至，停5MINN讀數(shù)。維持不變，用油壓千斤頂對(duì)中間工字梁施加一個(gè)向上的力P，使其達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)角的正切值（偏差不大于5），停5MIN后，讀取千斤頂力P及百分表的讀數(shù)。（7）判定規(guī)則試樣的抗壓彈性模量與規(guī)定值的偏差在20范圍之內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為是滿足要求的。試樣的抗剪彈性模量與規(guī)定值的偏差在15范圍之內(nèi)，容許剪切角正切值符合規(guī)定，則認(rèn)為是滿足要求的。在70MPA（矩形支座）或75MPA（圓形支座）的壓應(yīng)力時(shí)，橡膠層未被擠壞，中間層鋼板未斷裂，四氟板與橡膠未發(fā)生剝離，則認(rèn)為試樣的極限抗壓強(qiáng)度是滿足要求的。試樣的摩擦系數(shù)符合規(guī)定時(shí)，則認(rèn)為是滿足要求的。試樣的容許轉(zhuǎn)角正切值，混凝土、鋼筋混凝土橋在13OO，鋼橋在15OO時(shí)，試樣邊緣最小變形值大于或等于零時(shí)，認(rèn)為試樣容許轉(zhuǎn)角是滿足要求的。三塊（或三組）試樣中，有兩塊（或兩組）不能滿足要求時(shí)，則認(rèn)為該批產(chǎn)品不合格。若有一塊（或一組）試樣不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)重新抽取三塊（或三組）試樣進(jìn)行試驗(yàn)，若仍有一塊（或一組）不能滿足要求時(shí)，則也認(rèn)為該批產(chǎn)品不合格。二、橋梁橡膠伸縮裝置檢驗(yàn)1橋梁橡膠伸縮裝置的作用及分類橋梁橡膠伸縮裝置的主要作用是滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)變形的需要，并保證車(chē)輛通過(guò)橋面時(shí)平穩(wěn)。橋梁橡膠伸縮裝置按照伸縮體結(jié)構(gòu)不同可劃分為四類。（1）純橡膠式伸縮裝置伸縮體完全由橡膠組成的（包括異型鋼梁高度不大于50MM與密封橡膠帶組成單縫）稱為純橡膠式伸縮裝置。它適用于伸縮量不大于60MM的公路橋梁工程。（2）板式伸縮裝置伸縮體由橡膠、鋼板或角鋼硫化為一體的稱為板式伸縮裝置。它適用于伸縮量小于60MM的公路橋梁工程。（3）組合式伸縮裝置伸縮體由橡膠板和鋼托板組合而成的稱為組合式伸縮裝置。它適用于伸縮量不大于120MM的公路橋梁工程。（4）模數(shù)式伸縮裝置伸縮體由異型鋼梁與單元橡膠密封帶組合而成的稱為模數(shù)式伸縮裝置。它適用于伸縮量為801200MM的公路橋梁工程。2橋梁橡膠伸縮裝置技術(shù)要求橋梁橡膠伸縮裝置除使用的材料、工藝應(yīng)符合我國(guó)的現(xiàn)行規(guī)范外，成品力學(xué)性能外觀質(zhì)量及解剖檢驗(yàn)等應(yīng)符合交通部頒布的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。（1）成品力學(xué)性能試驗(yàn)伸縮裝置成品力學(xué)性能試驗(yàn)應(yīng)符合規(guī)范要求。（2）成品尺寸偏差及外觀質(zhì)量檢驗(yàn)橡膠伸縮體的尺寸偏差應(yīng)滿足下列要求不論伸縮量大小，每延米長(zhǎng)度偏差為10一20MM。寬度、厚度偏差應(yīng)滿足規(guī)范要求。在自然狀態(tài)下，伸縮裝置中使用的單元密封橡膠帶尺寸（不包括錨固部分）的公差應(yīng)滿足規(guī)范要求。橡膠伸縮體外觀質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。（3）成品解剖檢驗(yàn)板式伸縮裝置成品解剖檢驗(yàn)，每200塊或每批任取一塊，將其沿垂直方向鋸開(kāi)，進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范要求。3橋梁橡膠伸縮裝置檢驗(yàn)原則（1）橋梁橡膠伸縮裝置的檢驗(yàn)，除投產(chǎn)鑒定、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)定期檢測(cè)和出廠檢驗(yàn)外，高等級(jí)公路橋梁大修或大中橋往往在施工階段仍需進(jìn)行逐個(gè)檢查外觀及幾何尺寸，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行成品力學(xué)性能檢驗(yàn)。（2）成品力學(xué)性能試驗(yàn)，原則上要求試驗(yàn)設(shè)備能對(duì)整體組裝后的伸縮裝置成品進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，如試驗(yàn)設(shè)備所限，可對(duì)純橡膠式、板式和組合式伸縮裝置截取1M試樣進(jìn)行試驗(yàn)，而對(duì)模數(shù)式伸縮裝置取樣應(yīng)不小于4M，并具有4個(gè)單元的組裝試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。（3）成品力學(xué)性能試驗(yàn)應(yīng)在專用的試驗(yàn)平臺(tái)上完成，兩邊用定位螺栓或其它的有效方法將伸縮裝置試樣與錨固板聯(lián)結(jié)，然后使試驗(yàn)裝置模擬拉伸、壓縮與縱向、豎向、橫向錯(cuò)位，實(shí)測(cè)拉、壓過(guò)程中水平摩阻力、變位均勻性。（4）對(duì)模數(shù)式伸縮裝置試樣按實(shí)際荷載測(cè)定中梁、橫梁及其它重要構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變值。有條件時(shí)，應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行震動(dòng)沖擊試驗(yàn)。（5）對(duì)單組、多組模數(shù)式伸縮裝置橡膠密封帶，應(yīng)進(jìn)行防水試驗(yàn)。（6）所有型式伸縮裝置應(yīng)作零部件安裝、更換方便性試驗(yàn)。（7）伸縮裝置的平面、厚度等外形尺寸，應(yīng)用標(biāo)定的鋼尺、游標(biāo)卡尺、平整度儀、水準(zhǔn)儀測(cè)量。每延米純橡膠式、板式、組合式伸縮裝置試樣平面尺寸除測(cè)量四邊長(zhǎng)度外，還應(yīng)測(cè)量對(duì)角線尺寸。測(cè)量厚度時(shí)應(yīng)在四邊測(cè)量8點(diǎn)，取其平均值，其偏差應(yīng)滿