冻融条件下四氟滑板橡胶支座轴压力学性能研究.pdf

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1、2014年第6期北方交通文章编号：1673—6052(2o14)o6—0oo!一05中图分类号：U443．361文献标识码：A冻融条件下四氟滑板橡胶支座轴压力学性能研究齐金东，张延年，张军(1．兴城市公路管理段葫芦岛市125100；2．沈阳建筑大学土木工程学院沈阳市110168)摘要：四氟滑板橡胶支座易受外界气候的影响，为研究四氟滑板橡胶支座经过冻融循环后的承载力变化情况，采用标准冻融箱对四氟滑板橡胶支座分别进行25、50、75、100和150次冻融循环，并进行轴压力学性能研究。通过对比分析冻融循环对承载力、极限抗压强度、竖向刚度

2、、弹性模量等性能的影响。在加载过程中，四氟滑板橡胶支座一般在一侧内陷，另一侧鼓起，四个角部有翘曲，四个侧面具有凸起，而冻融后的试件比标准试件更易发生脆性破坏，且钢板外露、裂缝等破坏现象更严重。四氟滑板橡胶支座的抗剪承载力、极限抗剪强度、水平等效刚度、抗剪弹性模量都随冻融时间增加而降低。采用最小二乘法得出50年抗压强度的衰减曲线和衰减公式，其变化趋势基本符合幂函数规律。关键词：四氟滑板橡胶支座；冻融循环；轴心受压试验；承载力；极限抗压强度；抗压弹性模量；竖向刚度四氟滑板橡胶支座是在普通的橡胶支座表面黏根据《公路桥梁板式橡胶支座规格系

3、列》选取附一层2～3mm的聚四氟乙烯板。针对四氟滑板试件，试件由衡水鑫力工程有限公司生产加工，其形橡胶支座的抗震性能研究已有很多。范立础、袁万状及尺寸如图1所示，其物理机械性能如表1所示。城证明了弧形铜板条耗能器与滑板橡胶支座组合具塑I有更好的减、抗震性能⋯；范立础、聂利英、李建中对喜厂匡耋地震作用下四氟滑板橡胶支座的滑动性能进行研2mm聚四氟乙烯板ff晓=====E=========z====z===z=====}究；王常峰、陈兴冲、朱东生对滑动支座与桥梁抗震性能的影响参数进行了研究；然而温度变化对橡胶支座的影响的研究却很少，K

4、alpakidis等对高温下叠图1四氟滑板橡胶支座剖面形状及尺寸层橡胶支座的受力性能进行研究；Gu等对桥梁表1四氟滑板橡胶支座的物理机械性能天然橡胶支座的老化性能进行了研究-9]；由世岐等对低温环境下叠层橡胶支座变形特性进行研究；李与类型(I锻Rrlo)强度仲长粘结剥离薹强强度模量性模慧等人进行了一20一一50℃寒冷环境下的隔震叠层(MPa)率(％)j~(kN／m)(MPa)(MPa)G(MPa)橡胶支座的性能试验¨引。鉴于温度的交替变化对橡胶材料的性质改变比较大，特别是抗压方面的力学性1．2试件分组能影响较大，因此对四氟滑板橡胶

5、支座在冻融循环下试件分为6组，标准件3个为一组，具体分组见的抗压力学性能研究显得尤为重要。表2。1试件概况冻融处理在辽宁省建筑材料监督检验院进行。1．1试件基本属性首先将试件放人一15qC的冷库中，试件间距大于※基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAJ16B05)；重庆市科技攻关计划项目(CSTC2011AC6157)；辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划(LJQ2011061)；辽宁省教育厅科研项目(LS2010135)北方交通2014年第6期25次、50次、75次、100次、150次可以分别对应于而且经过轴压试验

6、之后仍有水分渗出，说明随着冻1、2、3、4、6年。采用最小二乘法对冻融循环下的极融循环次数的增多水分已经渗入到试件内部，影响限抗压强度进行拟合可以得到拟合曲线如图7所到橡胶与钢板之间的粘结性能，因此我们应该作进示。一步的研究，并规定最大的冻融循环次数，以便以后在实际中运用。3．4冻融循环对抗压弹性模量的影响重对于橡胶支座的弹性模量采用式(3)进行计墨算鬓E1：一(、3J)，‘8]0—84式中，E为试件实际计算的抗压弹性模量，计算值精确到1MPa；盯4和￡分别为4MPa级(即240kN)图7极限抗压强度拟合曲线试验荷载下的压应力和累

7、计压缩应变值；。和￡。。分别为10MPa级(即600kN)试验荷载下的压应力得到的幂指数抗压强度衰减函数模型为：和累计压缩应变值。6=69．243e一。·∞(1表5四氟滑板橡胶支座的弹性模量对比将X=1、2、3、4、6分别代人得Y：69．23、68．81、68．57、68．40和68．17，与实验数据的平均比值为0．999，标准差为0．01，变异系数也为0．01，说明此衰减模型与实际情况吻合。3．3冻融循环对竖向刚度的影响根据竖向刚度的计算式(2)计算竖向刚度：P—．P，=—(2)表5为四氟滑板橡胶支座的弹性模量对比，计21算表明

8、弹性模量都符合规范要求，而且随着冻融次式中，P为第3次循环加载时的较小压力；P为数的增加弹性模量是先增大后减小的趋势，从应变第3次循环加载时的较大压力；Y为第3次循环加能的角度来讲，在冻融循环的影响下橡胶支座有转载时的较小位移；Y为第3次循环加载时