板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型

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板式橡胶支座力学性能检测与常见问题处理办法

压应力—— 应变曲线圈
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贴Ｐ３６规格的砂纸代替），以确保试验的准确性：将
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量试验曲线图
压应力—— 应变曲线圈
果与算术平均值之间偏差应不大于算术平均值的３％，否则应重新复核试验一次。实测抗剪弹性模量Ｇ１符合Ｇ４－Ｇ×１５％即可判断该批支座抗剪弹性模
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压应力— —应变曲线图
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图２抗压弹性模量试验曲线图
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式中：Ｓ —— 支座形状系数。２．３抗剪弹性模量
保证最终检测结果的准确无误。橡胶支座作为桥梁工程中的重要部件需要严格检测过程，最大限度地保证检测结果准确性，保证橡胶支座在桥梁工程中的使用安全性。
参考文献：
［１ＩＪＴ厂一２００４，公路桥梁板式橡胶支座．

第七章公路桥梁板式橡胶支座成品力学性能检验规则

公路桥梁板式橡胶支座成品力学性能检验规则1、主题内容与适用范围本标准规定了板式橡胶支座抗压弹性模量、抗剪弹性模量、极限抗压强度、容许剪切角、摩擦系数、容许转角检验有关的符号、试验方法和判定规则。

本标准适用于检测公路桥梁用板式橡胶支座成品力学性能。

2 、引用标准 JT3132·1 公路桥梁板式橡胶支座规格系列 JT3132·2 公路桥梁板式橡胶支座技术条件 JJGl39拉力压力和万能材料试验机检定规程3、符号 E——抗压弹性模量， MPa； G 抗剪弹性模量， MPa； R u——极限抗压强度， MPa； a——橡胶片的容许剪切角， rad； tga——橡胶片容许剪切角的正切值；μh——橡胶片与混凝土表面摩擦系数； g——橡胶片与钢板表面摩擦系数；μg——四氟板与不锈钢板表面摩擦系数；θ——支座容许转角， rad； tgθ——支座容许转角正切值； L a——支座短边尺寸， mm， L b-——支座长边尺寸， mmj δ1——支座中间层橡胶片厚度， mmi n——支座中加劲钢板层数； S——支座形状系数，δ——支座总厚度， mm，δ0 ——支座中单层加劲钢板的厚度， mm，δ1——支座橡胶层的总厚度， mm；2A——支座承压面积， mm2；ó——试验时作用在支座上的压应力， MPa；[ ó—]—支座的平均容许压应力， MPa，τ——试验时作用在支座上的剪应力，MPa；H——试验时作用在支座上的水平力， kN，△C——支座累积压缩变形， mmj△S——支座累积水平变形， mm；ε1——支座累积压缩应变，r1——支座累积剪切应变 IN——支座承载力， kN。

4、试验条件、试样、仪器要求4.1 试验条件试验室的标准温度为23+5 相对湿度为(65 ±5)％．4.2 试样(被检验支座的简称)4.2.1 试样尺寸试样尺寸应取用实样。

只有受压力机吨位限制时．，可由检验单位或用户与试验单位、监检单位协商用特制试样代替实样。

板式橡胶支座性能有限元模拟与试验研究

支座桥梁的抗滑性能提供了保证．
关键词：板式橡胶支座；支座性能测试；支座滑动；剪切刚度；摩擦系数
中图分类号：Ｕ４４２．５文献标志码：Ａ文章编号：１００１— ０５０５（２０１３）０６ — １２９９－０６
ｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｏｂｔａｉｎｈｅｔｆｉｃｒｉｏｔｎｃｏｅｆｉｃｆｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔＥＰＢａｎｄｈｅｔｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｈｅｔｌａｔｅｒａｌｓｈｅｒａｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｈｅｔＥＰＢ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｎｈｅｔｖｅｒｔｉｃａｌｌｏａｄｎｄａｈｅｔｌｏａｄｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｈｅｔｆｒｉｃ — ｔｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｍｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｈｅｔｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｈｅｔｖｅｒｔｉｃａｌ
ＬｉＺｈｉｊｕｎＧｅＦｅｉＸｕＸｉｕｌｉＷａｎｇＫａｉｒｕｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）

橡胶支座摩擦系数检测报告

橡胶支座摩擦系数检测报告1. 引言橡胶支座作为一种常见的结构支撑材料，其摩擦系数的大小直接影响到结构的稳定性和安全性。

本文旨在通过实验检测橡胶支座的摩擦系数，并对实验结果进行分析和讨论。

2. 实验设计2.1 实验材料•橡胶支座样品•平滑钢板•电子秤•斜度计2.2 实验步骤1.在实验台面上安装平滑钢板。

2.将橡胶支座样品放置在平滑钢板上，并确保支座表面与钢板接触良好。

3.使用斜度计测量支座和水平面的夹角，记录为初始夹角。

4.逐渐施加水平力，直到支座发生滑动。

记录施加水平力时的重量，并计算出摩擦力。

5.重复实验3-4步骤，至少进行三次实验以获取可靠的数据。

3. 实验结果与分析3.1 实验数据下表为实验过程中记录的数据：实验编号施加力（N）摩擦力（N）夹角（度）1105822010933015113.2 实验结果分析通过对实验数据的分析，可以计算出橡胶支座的摩擦系数。

根据库仑定律，摩擦力与施加力之间的关系为：$$ F_f = \\mu \\times F_n $$其中，F F是摩擦力，F F是施加力，$\\mu$是摩擦系数。

根据实验数据计算得到的摩擦系数如下：$$ \\mu_1 = \\frac{F_1}{W} = \\frac{5}{10} = 0.5 $$$$ \\mu_2 = \\frac{F_2}{W} = \\frac{10}{20} = 0.5 $$$$ \\mu_3 = \\frac{F_3}{W} = \\frac{15}{30} = 0.5 $$由于三次实验所得的摩擦系数均为0.5，说明摩擦系数在这一范围内相对稳定，实验结果具有可靠性。

橡胶支座与平滑钢板之间的摩擦系数为0.5。

4. 结论本文通过实验检测了橡胶支座的摩擦系数，并得到了摩擦系数为0.5的结果。

根据实验数据分析，可得出以下结论： - 橡胶支座与平滑钢板之间的摩擦系数为0.5； - 实验结果具有可靠性。

5. 建议和改进在今后的实验中，可以进一步增加实验样本数量，以获得更加精确和可靠的摩擦系数数据。

板式橡胶支座性能有限元模拟与试验研究

板式橡胶支座性能有限元模拟与试验研究李枝军;葛飞;徐秀丽;王凯睿【摘要】In order to study the sliding characteristics of the elastomeric pad bearing (EPB),an ex-periment was carried out to obtain the friction coefficient between the EPB and the concrete and the lateral shear stiffness of the EPB.The effect in the vertical load and the loading velocity on the fric-tion coefficient was investigated.The experimental results show that with the increase in the vertical load and the loading velocity,the friction coefficient decreases,and the friction coefficient obtained by the experiment is greater than that presented in Guidelines for Seismic Design of Highway Bridg-es.The slide of the EPB occurs as its deformation reaches the depth of rubber,which can be used as a reference standard of the EPB sliding.Moreover,a refined finite element model is built to simulate the EPB sliding and non-uniformed compression due to the large deformation of piers,which ensures the accurate analysis of the sliding performance of bridges with the EPB.%为了研究板式橡胶支座的滑动特性，实测了板式橡胶支座与混凝土间的摩擦系数及其侧向剪切刚度，研究了竖向荷载和加载速率对摩擦系数的影响。

支座试验作业指导书ZY02-021-2009

文件编号ZY02-021-2009作业指导书(支座试验)编写：日期：审核：日期：批准：日期：受控状态：持有者姓名：分发号：持有者部门：江苏省交通科学研究院股份有限公司目录一、板式橡胶支座检测1．开展项目 (3)2．依据文件 (3)3．主要仪器设备 (3)4．操作规程 (4)5. 试验/检测工作程序 (5)6.安全注意事项 (7)7.数据处理 (8)8.测量不确定度 (8)9. 原始记录表格 (10)二、球形橡胶支座检测1．开展项目 (14)2．依据文件 (14)3．主要仪器设备 (14)4．操作规程 (15)5. 试验/检测工作程序 (16)6. 安全注意事项 (17)7.数据处理 (18)8.测量不确定度 (18)9. 原始记录表格 (19)三、盆式橡胶支座检测1．开展项目 (22)2．依据文件 (22)3．主要仪器设备 (22)4．操作规程 (23)5. 试验/检测工作程序 (23)6. 安全注意事项 (24)7.数据处理 (25)8.测量不确定度 (25)9. 原始记录表格 (26)一、板式橡胶支座试验1.开展项目表表1 开展检测项目开展检测项目项目名称适用范围目的抗压弹性模量适应于各类板式橡胶支座/抗剪弹性模量/极限抗压强度/抗剪粘结性能/抗剪老化/2．依据文件表2 依据文件依据文件依据文件试验方法《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-20043．主要仪器设备表3主要仪器设备主要仪器设备仪器名称规格型号生产厂家测量范围准确度等级微机控制电液伺服压剪试验机YAJ—5000 长春试验机厂0～5000kN ±1%老化箱402 / / /配套仪器设备仪器名称规格型号生产厂家测量范围准确度等级游标卡尺0~200mm / 0~200mm 0.02mm 厚度塞尺/ / 0~10mm0.5mm4．操作规程4.1主要技术要求4.1.1试验室的标准温度为23℃±5℃，且不能有腐蚀性气体及影响检测的震动源。

公路桥梁板式橡胶支座力学性能试验作业指导书

公路桥梁板式橡胶支座力学性能试验作业指导书1、目的和范围测定板式橡胶支座的抗压弹性模量、抗剪弹性模量、抗剪粘结性能、抗剪老化、摩擦系数、转角、极限抗压强度的试验方法。

它适用于检测公路桥梁用板式橡胶支座的力学性能试验。

2、仪具2」试验机宜具备下列功能：微机控制，能自动、平稳连续、加载、卸载，且无冲动和颤动现象，自动持荷（试验机满负荷保持时间不少于4h,且试验荷载的示值变动不应大于0.5%）,自动采集数据，自动绘制应力一应变图，自动存储试验原始记录及曲线图和自动打印结果的功能。

试验用承载板应具有足够的刚度。

平面尺寸必须大于测试试样的平面尺寸，在最大荷载下不应发生饶曲。

2.2进行剪切试验时，其剪切试验机构的水平油缸、负荷传感的轴线应和中间钢拉板的对称轴相重合，确保被测试样水平轴向受力。

2.3试验机的级别为I级，示值相对误差最大允许值为±1.0%, 试验机正压力使用可在最大力值的0.4%〜90%范围内。

水平力的使用可在最大力值的1%〜90%范围内，其示值的准确度和相关技术要求应满足JJG175的规定。

2.4测量支座试样变形量的仪表量程应满足支座试样变形量的需要，测量转角变形量的分度值为0.001mm,测量竖向压缩变形量和水平位移变形量的分度值为0.01mm,其示值误差和相关技术要求应按相关的检测规程进行检定。

3、试验方法3.1抗压弹性模量3.1.1试验步骤a）将试样置于试验机的承载板上，上下承载板与支座接触面不得有油污；对准中心，精度应小于1%的试件短边或直径。

缓缓加载至压应力为l.OMpa且稳压，核对承载板四角对称安置的四只位移传感器，确认无误后，开始预压；预压。

将压应力以（0.03〜0.04）Mpa/s速率连续地增至平均压应力o=10Mpa,持荷2min ,然后以连续均匀的速度将压应力卸至1 .OMpa,持荷5min,记录初试值，绘制应力一应变图，预压三次；b）正式加载。

每一加载循环自l.OMpa开始，将压应力以以（0.03〜0.04） Mpa/s速率连续地增至压应力o =4Mpa, 持荷2min后，采集支座变形值，然后以同样速率每2 Mpa 为一级逐级加载，每级持荷2min后，采集支座变形值至平均压应力。

板式橡胶支座在缺陷状态下的力学性能分析

概率。
１．２橡胶支座的抗剪性能
× １００％＝一１８．７％＜２ｏ％。
表２带缺陷支座抗压性能试验竖向变形值
压应力
／ＭＰ
测点编号
△√ ｍｍ
ａ
０．０１１．０
４．Ｏ
表１
０．０Ｈ００１．２８１
桥隧工程Ｂｒｉｄｇｅ＆ＴｕｎｎｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
是综合性能（包括强度和塑性）的优劣常常是决定性因素。我国标准规定在对支座用橡胶的物理机械性能
压应力，ＭＰａ
０．０１１．Ｏ４．０
２．９０５
Ｏ．０ｏ０Ｏ．Ｏ试验的目的是为了测定剪应力与ｖ剪应变的关系。并从中计算抗剪弹性模量Ｇ．从而确定Ｇ是否超出限值剪应变与支座厚度的
表１合格支座抗压性能试验竖向变形值
测点编号
，
￣ｄｍｍ
表１
Ｏ．０ｏｏＯ－２ｌ３０．６９３
表２
０．００００．４１６１．０７３
表３
０．ｏ０Ｏ０．００９０．２２８
３．４０１３．７７７４．０９１
０．０４１０．４６００．０５０
ｙｉ＝
ｂｅ
（１）

橡胶支座摩擦系数试验依据规范文件

橡胶支座摩擦系数试验依据规范文件
一、目的
本文件旨在规定橡胶支座摩擦性能试验的基本方法和要求,为产品设计、生产和定型提供技术依据。

二、适用范围
本规范适用于各类橡胶支座摩擦系数的测定。

三、名词和定义
3.1 橡胶支座:指在车辆或机械设备中用于连接车身和车轮或其它组件的橡胶件。

3.2 摩擦系数:指物体在相对滑动时产生的阻力与其本身重力之间的比值。

四、试验条件
4.1 试验样品应符合产品设计图纸要求。

4.2 试验设备为型号滑动试验机。

4.3 试验环境温度为20±5°,相对湿度为50%~70%。

五、试验方法
5.1 安装样品并调试为水平状态。

5.2 加载一定大小的垂直力。

5.3 滑动检测装置以规定速度进行前后滑动。

5.4 自动记录各种参数,计算出样品在不同条件下的摩擦系数。

六、检验标准
橡胶支座摩擦系数不低于0.35。

本规范自发布之日起实施。

这是一个内容,仅供参考。

实际制定时根据产品特点修改相关细节。

板式橡胶支座实验方案

一、试验目的检测板式橡胶支座的抗压、抗剪弹性模量等力学指标，评定板式橡胶支座的力学性能。

二、试验要求通过本实验，掌握板式橡胶支座抗压、抗剪弹性模量的实验方法，了解极限抗压强度、摩擦系数等其他几项力学指标的实验方法。

三、仪器设备500T 压力试验机（带横剪装置）四、试验步骤（一）抗压弹性模量试验1、第一步，将试样置于试验机的承载板上，上下承载板与支座接触不得有油渍;对准中心，精度应小于1%的试件短边尺寸或直径。

缓缓加载至应力为MPa 1且稳压后，核对承载板四角对称安置的四只位移计，确认无误后，开始预压。

2、第二步，预压。

将压应力以s MPa /4.0-3.0）（速率连续地增至平均压应力MPa 10=σ，持荷2min ，然后以连续均匀的速度将压应力卸至MPa 1，持荷5min 。

3.第三步，每一加载循环自1.OMPa 开始，将压应力s MPa /4.0-3.0）（速率均匀加载至MPa 4，持荷2min 后，采集支座变形值，然后以同样速率每MPa 2为一级逐级加载板式橡胶支座力学性能试验研究及数值模拟每级持荷2min 后读取支座变形数据直至平均压应力。

为止，然后以连续均匀的速度卸载至压应力为MPa 1。

10min 后进行下一加载循环。

加载过程应连续进行三次;4、以承载板四角所测得的变化值的平均值，作为各级荷载下试样的累计压缩变形ε∆，按试样橡胶层的总厚度e t 求出在各级试验荷载作用下，试样的累计压缩应变e e i t /∆=ε。

5、板式橡胶支座的抗压弹性模量E 按下式计算式中： 410410--E εεσσ=E ——试样实测抗压弹性模量，单位MPa ；44,εσ——第MPa 4级实验荷载下的压应力和累计压缩应变值；1010,εσ——第MPa 10级实验荷载下的压应力和累计压缩应变值；（二）抗剪切弹性模量试验a)在试验机的承载板上，应使支座轴心和试验机轴心重合，将试样及中间钢拉板按双剪组合配置好，使试样和中间钢拉板的对称轴和试验机承载板中心轴处在同一垂直面上，精度应小于1%的试件短边尺寸。

板式橡胶支座力学性能检测与常见问题处理办法

板式橡胶支座力学性能检测与常见问题处理办法摘要：文章结合板式橡胶支座特点，通过进行支座力学性能检测，探讨检测过程中常见问题并提出处理办法，为准确判断板式橡胶支座使用安全性提供帮助。

关键词：板式橡胶支座极限抗压强度抗压弹性模量抗剪弹性模量0 引言随着目前我国公路交通的飞速发展，桥梁工程的发展也是日新月异。

这也使得各种类型支座的应用日益广泛，支座主要功能为支撑桥梁重量承受垂直荷载，将上部构造压力可靠传递给墩台，并以良好的弹性适应梁端的转动，具有足够的剪切变形以满足上部构造的水平位移。

基于支座的力学性能特点，对于支座成品的力学性能试验则是检验支座合格与否，提高支座使用安全性，减少或避免事故发生的关键。

目前常见的几种支座类型主要有盆式橡胶支座、球形支座和板式橡胶支座。

其中盆式橡胶支座与球形橡胶支座具有承重能力大，转动灵活的特点，适宜于大跨径桥梁的使用；板式橡胶支座是由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫合而成的一种桥梁支座产品（如图1），适用于跨度相对较小，位移量较小的桥梁，且具有构造简单、价格低廉、无须养护、易于更换的特点。

而由于经济等原因，且目前我国桥梁结构形式主要以简支梁和连续梁桥占主导地位。

由此，板式橡胶支座在目前我国桥梁工程中的应用相比前两种类型支座而言更为广泛。

按照交通部的新标准，板式橡胶支座结构形式分为：普通板式橡胶支座，四氟板式橡胶支座。

两种结构板式橡胶支座均有矩形和圆形之分。

本文主要叙述某工程中抽取的圆形普通板式橡胶支座力学性能检测过程，结合检测过程中注意事项和常见问题的讨论分析，以期对判断板式橡胶支座使用安全性有所帮助。

1 试验准备1.1 试验条件及试验设备要求板式橡胶支座力学性能试验室的标准温度为23±5℃，且不能有腐蚀气体及影响检测的震动源。

需要注意的是试验前应将试样直接暴露在标准温度下，停放24h，以使试样内外温度一致。

试验设备为某型电液伺服控制橡胶支座压剪试验机，试验机具备下列功能：微机控制，能自动平稳连续加载、卸载，且自动持荷（满负荷保持时间不少于4h），自动采集数据，自动绘制应力-应变图。

板式橡胶支座力学性能试验研究及数值模拟的开题报告

板式橡胶支座力学性能试验研究及数值模拟的开题报告一、研究背景板式橡胶支座作为一种重要的桥梁支座，具有良好的抗震性能和缓冲垫效果，被广泛应用于建筑工程、桥梁工程和地铁工程等领域。

为了确保板式橡胶支座在工程中发挥最佳的力学性能，有必要对其进行力学性能试验和数值模拟研究。

二、研究目的本研究的目的是通过试验和数值模拟的方法，考察板式橡胶支座的力学性能，包括其力学特性、应力分布规律和变形特点等方面的性能表现。

同时，通过对比研究和分析数据，探究其力学行为与材料参数之间的联系，为实际工程应用提供理论依据。

三、主要内容1.文献综述：对板式橡胶支座的发展历史、分类、结构、应用及相关研究成果进行综述和分析，为后续研究提供基础知识。

2.试验研究：设计合适的试验方案，对板式橡胶支座的静力和动力力学性能进行试验研究，包括力学性能试验和变形特性试验。

3.数值模拟研究：在ANSYS等有限元软件中，建立板式橡胶支座的数值模型，进行应力和变形分析，并与试验结果进行对比分析。

4.数据分析：通过对比试验和数值模拟结果，分析板式橡胶支座的力学行为及材料参数对其力学性能的影响。

四、研究意义本研究将分析板式橡胶支座在静力和动力负荷下的力学性能，为其在工程中的应用提供科学依据。

同时，通过数值模拟的方法，可以对板式橡胶支座的力学特性进行预测和优化设计。

对于提高板式橡胶支座的设计和性能研究水平具有一定的意义。

五、研究方法及流程1.文献综述：查阅相关文献和资料，整理和分析相关研究成果。

2.试验研究：设计试验方案，制作试验样件，进行静力和动力负荷下的试验研究，记录数据并分析。

3.数值模拟研究：建立板式橡胶支座的数值模型，进行有限元数值模拟分析，得到各项参数数据。

4.数据分析：将试验和数值模拟得到的数据进行统计和分析，得出各种性能指标及其变化规律。

桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究

第４２卷第８期２０２０年８月铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报J O U R N A L O FT H EC H I N A R A I L WA YS O C I E T YV o l ．４２㊀N o．８A u gu s t ２０２０收稿日期:２０１７Ｇ０３Ｇ０３;修回日期:２０１７Ｇ１０Ｇ３０基金项目:国家自然科学基金(５１４０８００９);交通运输部西部交通建设科技项目(２００９３１８２２３０９４);北方工业大学优秀青年教师培养计划(X N ０７２Ｇ０３２);北京市属高校基本科研业务费(１１００５２９７１９２１/０６２)第一作者:李㊀悦(１９７９ ),男,河南安阳人,副教授,博士.E Ｇm a i l :l i yu e _２６＠１６３．c o m 通信作者:李㊀茜(１９７８ ),女,天津人,副研究员,硕士.E Ｇm a i l :qi a n ．l i ＠r i o h ．c n 文章编号:１００１Ｇ８３６０(２０２０)０８Ｇ０１３０Ｇ０８桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究李㊀悦１,李㊀冲２,李㊀茜３,王克海３(１．北方工业大学土木工程学院,北京㊀１００１４４;２．中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司,北京㊀１０００８８;３．交通运输部公路科学研究院,北京㊀１０００８８)摘㊀要:为充分探明桥梁板式橡胶支座的极限剪切破坏状态及支座摩擦滑移特性,对板式橡胶支座开展循环往复荷载试验.分析单侧摩擦滑移和两端锚固的板式橡胶支座的抗震性能,并与铅芯橡胶支座进行对比,同时分析竖向荷载对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响.结果表明:(１)两端锚固的板式橡胶支座极限剪切变形可达３００％~４００％,破坏以橡胶层断裂为主,支座剪切耗能能力较弱,滞回曲线呈狭长带状分布;(２)单侧摩擦滑移的板式橡胶支座单循环最大耗能可以达到铅芯橡胶支座的１２６％,形成类似铅芯橡胶支座的耗能能力,且随着位移量的增加,不断消耗能量;在达到相同的等效剪切应变时,单侧摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座,延性性能更为优越;(３)增大竖向压力将导致支座的剪切变形增大,支座滑移距离减小,支座的滑移摩擦系数与竖向压力呈反比例关系,而竖向压力对支座滑移后的等效刚度影响较小;(４)可采用能够考虑竖向压力和滑移摩擦系数的双线性弹塑性分析模型模拟板式橡胶支座在地震过程中的摩擦滑移.关键词:板式橡胶支座;剪切破坏;摩擦滑移;减震;试验中图分类号:U ４４２５５㊀㊀文献标志码:A㊀㊀d o i :１０３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ８３６０２０２００８０１７E x p e r i m e n t o f S h e a rF a i l u r e a n dF r i c t i o nS l i d i n g Pe rf o r m a n c e o f E l a s t o m e r i cB e a r i ng s o fB r i d ge s L IY u e １,L IC h o n g ２,L iQ i a n ３,W a n g Ke h a i ３(１．S c h o o l o fC i v i l E n g i n e e r i n g ,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,B e i j i n g １００１４４,C h i n a ;２．C C C C H i g h w a y B r i d g e sN a t i o n a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t r eC o ．,L t d ．,B e i j i n g １０００８８,C h i n a ;３．R e s e a r c h I n s t i t u t e o fH i g h w a y M i n i s t r y o fT r a n s p o r t ,B e i j i n g １０００８８,C h i n a )A b s t r a c t :T o f u l l y a s c e r t a i nt h eu l t i m a t es h e a r f a i l u r es t a t ea n dt h e f r i c t i o ns l i d i n gpe rf o r m a n c eo f l a m i n a t e d e l a s t o m e r i c b e a r i ng s u s e d i n b r i d g e s ,a s e r i e s o f c y c l i c l o a d i n g t e s t sw e r e c o n d u c t e d ．Th e s ei s m i c p e r f o r m a n c e o f t h eb e a r i n g sw i t h t w o f i x e d p l a t e sa n dw i t hu n i l a t e r a l f r i c t i o ns l i d i n g w a sa n a l y z e da n dc o m p a r e dw i t ha l e a d r u b b e r b e a r i n g (L R B )．A t t h e s a m e t i m e ,t h e e f f e c t o f v e r t i c a l l o a do n t h e f r i c t i o ns l i d i n g o f t h eb e a r i n g sw a s a n a l y z e d ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t :(１)T h e u l t i m a t e s h e a r d e f o r m a t i o n o f t h e e l a s t o m e r i c b e a r i n gsw i t h t w o f i x e d p l a t e s r e a c h e s ３００％t o ４００％o f t h e r u b b e r l a y e r t h i c k n e s s ,w i t h t h e d a m a g em a i n l y c a u s e d b y t h e r u b b e r l a ye rf r a c t u r e ,r e s u l t i ng i nw e a k e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y o f th e b e a ri n g s ,a n d n a r r o wz o n a l s h a p e o f t h e h ys t e r e s i s c u r v e ．(２)T h e e l a s t o m e r i cb e a r i n g sw i t hu n i l a t e r a l f r i c t i o ns l i d i n g s h o was i m i l a re n e r g y d i s s i p a t i o nc a p a c i t y c o m p a r e d t o t h eL R B ,w i t hm a x i m u me n e r g y d i s s i p a t i o n i na s i n g l e c y c l e u p t o １２６％o f t h eL R B sm a x i m u m e n e r g y d i s s i p a t i o n ．W i t ht h e i n c r e a s eo f s l i d i n g d i s t a n c e ,t h ed i s s i p a t e de n e r g y c o n t i n u o u s l y in c r e a s e s ．U n d e r t h e s a m e e q u i v a l e n t s h e a r s t r a i n ,t h e a c t u a l s h e a r d e f o r m a t i o n o f t h e b e a r i n g sw i t hu n i l a t e r a l f r i c t i o n a l s l i d i n gi s第８期李悦等:桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究l e s s t h a n t h e c o mm o nb e a r i n g s,w h i c h m e a n sb e t t e rd u c t i l i t y．(３)T h e i n c r e a s eo f t h ev e r t i c a l p r e s s u r ew i l l i n c r e a s e t h e s h e a rd e f o r m a t i o no f b e a r i n g s a n dd e c r e a s e t h e s l i d i n g d i s t a n c e．T h e s l i d i n g f r i c t i o nc o e f f i c i e n t o f t h eb e a r i n g i s i n v e r s e l yp r o p o r t i o n a l t o t h e v e r t i c a l p r e s s u r e a n d t h e i n f l u e n c eo f t h ev e r t i c a l p r e s s u r e i sm i n o r o n t h e e q u i v a l e n t s t i f f n e s so f t h eb e a r i n g sa f t e rs l i d i n g．(４)B i l i n e a re l a s t o p l a s t i ca n a l y s i s m o d e l c o n s i d e r i n g v e r t i c a l p r e s s u r ea n ds l i d i n g f r i c t i o nc o e f f i c i e n t i s p r o p o s e dt os i m u l a t et h ef r i c t i o n a ls l i d i n g o fe l a s t o m e r i c b e a r i n g s d u r i n g e a r t h q u a k e．K e y w o r d s:e l a s t o m e r i c b e a r i n g s;s h e a r f a i l u r e;f r i c t i o ns l i d i n g;s e i s m i c r e d u c t i o n;e x p e r i m e n t㊀㊀尽管减隔震支座能够增强桥梁结构的抗震性能,但由于其成本较高,且使结构设计更为复杂,因此,在潜在地震高烈度区域广泛㊁重现期又较长的我国,应用没有普通板式橡胶支座广泛.最近几次地震中,我国中小跨径梁式桥震害主要集中在上部结构破坏,而桥墩发生破坏的比率较低[１Ｇ２].这主要是由于我国的中小跨径梁式桥往往采用活放式的板式橡胶支座,支座与梁体之间缺少约束连接.在强烈地震作用下,支座与梁体间发生相对滑移,间接减小了传递至下部结构的水平地震力[３Ｇ４].虽然板式橡胶支座的摩擦滑移对桥梁起到了隔震作用,但是针对这种现象对桥梁地震响应的影响,以及隔震程度的研究还较少.B u c k l e等[５]研究了橡胶支座在高剪切变形状态下的稳定性,并对支座竖向临界承载力进行了研究.K o n s t a n t i n d i s等[６]通过试验研究了上下面均未锚固的橡胶支座的抗剪切性能,结果表明支座的极限剪应变可达１５０％~２５０％,之后支座将发生滑移甚至翻倒.F i l i p o v等[７Ｇ９]针对美国I l l i n o i s 州公路桥梁普遍采用板式橡胶支座,提出利用支座的滑移形成经济的桥梁准隔震体系,通过对该体系进行地震响应分析发现较多的影响因素.S t e e l m a n等[１０]开展了方形橡胶支座拟静力试验,得到支座与支撑垫石间的摩擦系数为０２５~０５０.国内学者则较早认识到地震中支座损坏会对桥梁地震响应产生影响[１１Ｇ１４].在２００８年汶川地震后,李建中等[１５Ｇ１７],徐秀丽等[１８]对采用板式橡胶支座的简支梁桥进行了振动台试验研究,结果证实支座的滑移具有一定的隔震效果,但同时也增加了落梁等不确定的风险,对桥梁地震响应的影响较为复杂.虽然国内学者也认识到研究在我国桥梁普遍采用的板式橡胶支座滑移对桥梁地震响应的影响具有重要意义,但现有的研究偏重于对桥梁支座滑移现象的定性分析,对板式橡胶支座自身的摩擦滑移性能以及理论模拟方法研究的还较少.因此,为了进一步探明板式橡胶支座在地震中的摩擦滑移耗能特性,以及支座在水平荷载作用下的极限剪切破坏状态,开展了板式橡胶支座往复荷载试验,并与铅芯橡胶支座的耗能能力进行对比分析,以期为采用板式橡胶支座桥梁的抗震设计提供依据.１㊀试验概况１１㊀试验装置与连接试验主要测试板式橡胶支座的极限剪切破坏性能和摩擦滑移性能,并与铅芯橡胶支座的耗能能力进行对比验证.试验在北京工业大学４０００t多功能电液伺服加载系统上进行,加载装置见图１.该装置的作动器可输出最大４００００k N的竖向荷载,并可在保持恒定竖向力(模拟上部结构自重)的同时,在试件上施加最大为２０００k N的往复水平荷载,最大位移为ʃ６００mm,荷载输出频率范围为００１~５H z.因此,可以进行全比例尺桥梁支座的模型试验.图１㊀试验装置示意图在极限剪切破坏试验中,板式橡胶支座顶面与加载装置连接,底面则与底部支撑面锚固,支座承受循环往复剪切荷载.在摩擦滑移试验中(如图２所示),支座采用单面锚固,通过上封板将支座顶面与加载装置连接,支座底面橡胶层则在支承面上发生摩擦滑移.对铅芯橡胶支座采用顶面加载㊁底面锚固的形式,支座将承受循环往复剪切荷载.试验中,可测试支座的水平剪力和变形,其中水平剪力可由作动器反力获得.在板式橡胶支座极限剪切破坏试验和铅芯橡胶支座试验中,通过支座上连接板安装的拉线式位移计测量加载位移,由于支座下部锚１３１铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷图２㊀支座摩擦滑移试验布置图固不动,故该位移即为支座的剪切变形.而在板式橡胶支座摩擦滑移试验中,支座的上连接板和支座下缘均安装有位移计,可分别测量加载位移和支座滑移位移,两者的差值即为支座剪切变形.１２㊀试件制作与加载方案按照我国公路桥梁橡胶支座规格[１９],分别制作了试验用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座,试件参数见表１.利用G Y Z系列板式橡胶支座开展极限剪切承载能力试验,其中G Y Z４００ˑ８０支座的直径为４００mm,总厚度为８０mm,橡胶层厚度为４８mm,该系列其余支座编号含义与此相同.利用G J Z系列矩形板式橡胶支座开展摩擦滑移试验,其中G J Z５００ˑ５５０ˑ７８的边长分别为５００mm和５５０mm,总厚度为７８mm,橡胶层厚度为４８mm.利用Y４Q６００ˑ１３０G１０圆形铅芯橡胶支座进行对比试验,该支座直径６００mm,总厚度为１３０mm,包含有４个直径７７mm的铅芯(如图３所示).表１㊀橡胶支座试验方案试验类型编号支座型号橡胶层厚度/mm竖向压力/M P a极限剪切破坏试验SＧ１G Y Z４００ˑ８０４８４SＧ２G Y Z４００ˑ１０７６０６SＧ３G Y Z４００ˑ１０７６０８摩擦滑移试验MＧ１G J Z５００ˑ５５０ˑ７８４８４MＧ２G J Z５００ˑ５５０ˑ７８４８６MＧ３G J Z５００ˑ５５０ˑ７８４８８MＧ４G J Z５００ˑ５５０ˑ７８４８１０MＧ５G J Z５００ˑ５５０ˑ８７６０４铅芯橡胶支座往复荷载试验QＧ１Y４Q６００ˑ１３０G１０６０６图３㊀铅芯橡胶支座试件㊀㊀试验中,为使试件始终承受规定的压力荷载,竖向加载采用力控制,在试验开始后便在试件上施加竖向荷载,当达到规定的竖向压应力后保持恒定.然后以００２H z的频率,在水平方向施加水平荷载.水平加载采用位移控制,试件在循环往复位移荷载作用下,发生５０％~３００％的剪切变形,间隔幅度为５０％,每个循环４周.加载制度如图４所示.位移加载幅度用等效剪切应变E表示,该值为支座位移与橡胶层厚度之比.图４㊀水平加载位移制度２㊀试验现象２１㊀板式橡胶支座极限剪切破坏试验在极限剪切试验过程中,支座随着剪切变形量的增大而发生破坏.当剪切变形E＝２００％时,支座普遍发生局部损坏(如图５所示),保护层橡胶发生外鼓,与支座本体脱离.当剪切变形达到３００％后,支座橡胶层开始产生内部剪切破坏,试验过程中出现橡胶层断裂响声.而当剪切变形超过３５０％后,支座橡胶层会在不同位置处发生完全断裂(如图６所示),支座剪切刚度彻底丧失,支座失效.在往复荷载作用下,板式橡胶支座极限剪切试验中的典型荷载Ｇ位移滞回曲线如图７所示,曲线呈狭长带状,表明支座具有少量耗能特性.从图７中可以看出,当E＜２００％时,支座仍处于弹性阶段,而当Eȡ３００％时,支座剪切刚度退化,滞回曲线呈 Z 形分布,单圈循环耗能逐步增多.２２㊀板式橡胶支座摩擦滑移试验当发生摩擦滑移后,不同规格支座的试验现象较为一致,加载阶段典型试验过程如图８所示(以MＧ２为例).当E＜１００％时,支座仍处于弹性变形阶段(见图８(a)),且伴随有较小的摩擦滑移,荷载Ｇ位移曲线基本呈线性条带状分布(见图９).同时,支座的摩擦滑移距离随着加载位移的增大而增加,支座底角部产生２３１第８期李悦等:桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究图５㊀E ＝２００％时支座局部破坏现象图６㊀E ＞３５０％后支座剪切破坏局部翘曲变形(见图８(b )),荷载Ｇ位移曲线也不再是线性分布,而是呈现双线性分布.当E ＝２００％时,支座底角部的翘曲变形增大(见图８(c)),摩擦滑移最大图７㊀支座荷载Ｇ位移滞回曲线(S Ｇ３)值达到５５mm (见图１０),剪切变形达到６５mm .之后即便加载位移持续增大,支座剪切变形最大值将趋于稳定,而支座滑移总量则持续增加.加载完毕后,支座基本能够恢复原状,滑移面表层橡胶在反复摩擦后发生剥离,但支座整体基本完好,没有发生橡胶层剪切破坏.图８㊀支座摩擦滑移试验现象(M Ｇ２)２３㊀铅芯橡胶支座往复加载试验铅芯橡胶支座在水平往复荷载作用下主要通过内３３１铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷图９㊀滑移支座滞回曲线图１０㊀支座滑移位移历程曲线部铅芯的变形实现耗能[２０].由图１１可以看出,在水平往复荷载作用下,支座屈服后刚度略有降低,但耗能随着剪切变形的增大而增多,支座的耗能能力在往复荷载作用下表现出良好的稳定性.且试验过程中支座外观无异常,卸载后支座基本能恢复原样.图１１㊀铅芯橡胶支座滞回曲线３㊀试验结果分析３１㊀支座耗能对比分析在往复荷载作用下,支座的耗能能力由荷载Ｇ位移滞回曲线所包围的面积来评价.在板式橡胶支座极限剪切破坏试验和铅芯橡胶支座往复加载试验中,支座两面均锚固,主要依靠自身剪切耗能,而不会发生摩擦耗能.而摩擦滑移试验中支座既发生剪切变形,又发生摩擦滑移耗能.由于三种支座耗能形式产生机理不同,耗能能力也不同,因此有必要进行对比分析.以具有相同橡胶层厚度的S Ｇ３(支座固定)㊁M Ｇ５(支座滑移)和Q Ｇ１(铅芯橡胶支座)对比不同加载阶段支座的滞回曲线,如图１２所示.图１２㊀不同阶段支座滞回曲线对比从图１２可以看出,在各个阶段两端锚固的板式橡４３１第８期李悦等:桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究胶支座S Ｇ３滞回曲线始终呈现狭长带状分布,与单侧滑移的M Ｇ５和铅芯橡胶支座Q Ｇ１的耗能能力相比相差较大.而铅芯橡胶支座在开始出现剪切变形时即开始耗能,滞回曲线呈现饱满的梭形.结合支座耗能与剪切变形的关系曲线(图１３)可以看出,在E ＜２００％时,无论板式橡胶支座是否两端锚固,其耗能能力均小于铅芯橡胶支座.这主要是由于铅芯在小变形下已开始耗能,而橡胶自身还基本处于弹性变形状态,残余变形较小耗能能力较弱,且支座滑移量较小.而当E ＝２００％时,板式橡胶支座的摩擦滑移耗能随着滑移位移的增大而逐渐增多,滞回曲线由窄条带状转变为饱满的梭形,耗能能力增强,支座M Ｇ１~M Ｇ４单循环所消耗能量大于铅芯橡胶支座.当E ＞２００％时,可单侧滑移的板式橡胶支座的耗能能力均大于铅芯橡胶支座.对比M Ｇ５和Q Ｇ１,当E 为５０％和１００％时,M Ｇ５单循环耗能是Q Ｇ１的１４％和３０％,而当E 增大到２５０％和３００％时,M Ｇ５所消耗能能量则是Q Ｇ１的１０９％和１２６％.此外,在达到相同的等效剪切应变时,发生摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座(见表２),表明其延性性能更为优越.由以上分析可知,发生摩擦滑移的板式橡胶支座能消耗更多的能量,耗能效果将与铅芯橡胶支座类似,随着支座滑移位移的增大消耗的能量将增多.而铅芯橡胶支座的耗能随剪切变形的增大而增加,且近似呈正比例关系.图１３㊀支座耗能与剪切变形关系曲线表２㊀橡胶支座延性变形对比mmE /％S Ｇ１S Ｇ２S Ｇ３M Ｇ１M Ｇ２M Ｇ３M Ｇ４M Ｇ５Q Ｇ１５０２４３０３０１６１７１７２０１５３０１００４８６０６０３０３１３４３７２９６０２００９６１２０１２０３８４７４８５８５３１２０２５０１２０１５０１５０３８４７４８５８５３１５０３００１４４１８０１６０３８４７４８５８５３１８０３２㊀摩擦滑移试验分析(１)竖向压力对支座剪切变形的影响在摩擦滑移试验中,支座的位移包括支座的剪切变形和摩擦滑移两部分.如图１４所示为支座在循环往复荷载作用下的剪切变形历程曲线,图１５为竖向压力P 对支座平均剪切变形的影响曲线.从图１５可以看出,随着竖向压力的增大,支座的剪切变形也在增大,在总位移相同的情况下,支座滑移的距离越小.当竖向压力为４㊁６㊁８㊁１０M P a 时,平均最大剪切变形分别为３２㊁３５㊁４４㊁５３mm ,分别是总支座厚度的６７％㊁７３％㊁９２％㊁１１０％.图１４㊀试验过程中支座剪切变形历程曲线图１５㊀竖向压力对支座剪切变形的影响(２)竖向压力对支座等效刚度的影响由于板式橡胶支座主要依靠橡胶变形抵抗剪切荷载,橡胶材料属于弹性材料,支座自身剪切刚度不易退化.但当支座发生摩擦滑移后,支座的等效刚度将随着加载位移的增大而不断降低(如图１６所示),呈现近乎线性的关系,且不同竖向荷载作用下,支座的等效刚度曲线较为接近.图１６㊀支座等效刚度变化曲线５３１铁㊀㊀道㊀㊀学㊀㊀报第４２卷(３)摩擦力与摩擦系数选取第３周循环加载过程中的单次加卸载的荷载Ｇ位移曲线展示摩擦力与位移的关系,如图１７所示.在支座开始滑移之前,静摩擦力随着位移的增大而不断增大,直至达到滑动摩擦力,此时支座开始滑移.而且竖向压力P 越大,滑动摩擦力也越大.但摩擦系数与竖向压力呈现反比例关系.当P ＝４M P a 时,摩擦系数为０３０~０４０;当P ＝６M P a 时,摩擦系数为０２０~０３０;当P ＝８M P a 时,摩擦系数为０１５~０２５(如图１８所示).图１７㊀摩擦力与位移关系图１８㊀摩擦系数与位移关系３３㊀支座摩擦滑移简化分析模型在发生滑移前,支座位移主要为其自身剪切变形,因此计算模型的初始斜率为支座的剪切刚度K b .当水平荷载大于滑动摩擦力F y 后,支座开始滑移.此时,计算模型的斜率接近于支座的滑动摩擦系数μf ,荷载Ｇ位移关系展现出双线性形式.因此,可采用双线性弹塑性分析模型作为板式橡胶支座摩擦滑移的简化计算模型,如图１９所示.图中:d u 为极限位移;d y 为滑动前的位移.F y ㊁d y 分别为F y ＝μfR d (１)d y ＝F y /K b ＝μfR d /K b (２)式中:R d 为支承反力;K b 是支座的初始剪切刚度.图１９㊀板式橡胶支座摩擦滑移简化分析模型４㊀结论以我国公路桥梁板式橡胶支座为研究对象,开展了极限剪切破坏和摩擦滑移性能试验.对支座极限剪切破坏状态和摩擦滑移的性能进行了研究,并与往复水平荷载作用下的铅芯橡胶支座进行了对比分析,主要结论如下:(１)两端锚固的板式橡胶支座在水平往复荷载作用下,当剪切变形达到２００％时,会出现保护层橡胶外鼓的现象.当极限剪切变形达到３００％~４００％时,支座会在不同位置处发生断裂,支座剪切刚度彻底丧失,支座失效,且支座剪切耗能能力较弱,滞回曲线呈狭长带状分布.(２)板式橡胶支座依靠摩擦滑移可以产生类似铅芯橡胶支座的耗能能力,单循环最大耗能可以达到铅芯橡胶支座的１２６％,且随着位移量的增加,耗能能力不断增强,而支座剪切变形量达到最大值后便不再继续增大,卸载后支座能基本保持完好.在达到相同的等效剪切应变时,单侧摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座,延性性能更为优越.支座荷载Ｇ位移滞回曲线呈现双线性滞回模型特征.(３)随着竖向压力的增大,支座的剪切变形也在增大,在总位移相同的情况下,支座滑移的距离减小.同时,支座的滑动摩擦系数与竖向压力呈反比例关系,而竖向压力对支座滑移后的等效刚度影响较小.(４)提出可用双线性弹塑性分析模型模拟板式橡胶支座在地震过程中的摩擦滑移,该模型可以考虑竖向压力和滑动摩擦系数的影响,可为今后利用板式橡胶支座减震的桥梁进行抗震性能分析所使用.参考文献:[１]范立础,李建中．汶川桥梁震害分析与抗震设计对策[J ]．公路,２００９(５):１２２Ｇ１２８．F A N L i c h u ,L I J i a n z h o n g ．A n a l y s i s o f S e i s m i cD a m a g e a n d A n t i Ｇs e i s m i cD e s i g n M e a s u r e s o nB r i d ge s i n W e n c h u a n [J ]．６３１第８期李悦等:桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究H i g h w a y,２００９(５):１２２Ｇ１２８．[２]王东升,郭迅,孙治国．汶川大地震公路桥梁震害初步调查[J]．地震工程与工程振动,２００９,２９(３):８４Ｇ９４．WA N G D o n g s 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抗横移板式橡胶支座力学性能实验研究及数值分析

类型
普通 A型 B型 C型
10 / MPa 10 10 10 10
压缩
压缩试验值
（mm） 4 / MPa （mm）
模拟值
0.42
4
0.17 471.03 481.50
偏差
2.22
0.78
4
0.33 318.27 326.18 2.49
0.78
4
0.32 319.56 327.45 2.47
0.70
23
橡胶支座界面应力分析
对板式橡胶支座的破坏研究发现：支座的局部损伤首先表现是橡胶层与钢板的剥落，其次到橡胶层的开裂，最后为裂纹的扩展，直至支座失效。
板式橡胶支座内部橡胶层与加劲钢板的剥离强度为10MPa，橡胶的拉伸强度为17MPa。如果橡胶与钢板之间界面剪切应力大于10MPa，那么橡胶与钢板的粘接处就可能产生空穴而导致剥离。
20
计算模型
加劲钢板：SOLID45 ，5MPa，v
橡胶：hyper58 ，v（近似不可压缩）应变能函数采用二参数的Mooney-rivilin模型
，
考虑到橡胶与加劲钢板在正常工作状态下始终都粘接在一起，不存在相对位移。因而橡胶和钢板之间采用共用节点。
21
数值分析值与试验值对比
橡胶支座抗压弹性模量试验值与数值分析值对比
7
抗压弹性模量实测值与理论值对比
支座类型
普通
抗压弹性模量E/MPa
试样1 试样2 试样3 平均值
481.74 464.58 466.89 471.03
理论值
481.02
偏差
2.70
A型 321.01 319.65 314.17 318.27 481.02 33.69

板式橡胶支座的力学性能试验研究

板式橡胶支座的力学性能试验研究1979—1981年铁道部科学研究院曾对160块小同硬度、不同规格、不向厚度的板式橡胶支座进行了系统的力学性能试验研究。

由此确定了板式橡胶文座的各项力学性能指标，做为设计规范的技术依据。

所进行的主要试验项目为：支座的中心受压试验；剪切试验；转动性能试验；疲劳强度试验；极限抗压强度试验；加载速度对文座剪切模量的影响试验；负温度对支座力学性能的影响试验；支座与钢和yK凝土的摩擦性能试验等。

试验支座采用氯1”橡胶，其胶料配方相机械性能如表3-10。

表3—10 试验用支座胶料配方及机械性能一、板式橡胶支座中心受压试验中心受压试验共计160块。

支座的平面尺寸从150 mm×200mm到350 mm×770mm分为7组，厚度从14—105mm分为13种，中间橡胶层厚度为5mm、8mm、11mm三种，胶料硬度为HSA 50、HSA60、HSA 70三种。

通过中心受比试验得出橡胶支座的应力—应变曲线，抗压弹性模量和使用应力下的最大压缩量。

1．形状系数露与橡胶文座抗压模量5的义系橡胶支座在—定压力作用下，其竖向变形的大小主要取决J—6n劲钢板的约束作甩，也就是和支座受压面积与橡胶自由膨胀侧而积之比值，即形状系数5有关。

图3—10为几种不同形状系数下橡胶支座的应力一应变曲线。

铁路板式橡胶支座的抗压弹性模量按支座全厚(包括钢板征内)计算，其抗压弹性模量与形状系数的关系见表3一11。

表3一11 铁路橡胶支座抗压弹性模量E与形状系数S的关系2．橡胶硬度对支座抗压弹性模丝的影响不同橡胶硬度的支座应力—应变曲线见图3—11。

可见橡胶硬度越大，支座的抗压弹性模过越大。

经试验数据统计分析，若以硬度为Hs60的支座抗压弹性模量为1，则不同硬度的支座抗压弹性横量之比为：1(HS60)：1．3(HS70)：o．7(HS50)图3-11 不同硬度的橡胶支座曲线3．决测支座在d＝10 MPa作用下的最大约D1压缩变形为o．64％一2．04％之间，远小j耐支座压缩变形的极限值15％的规定。

自然老化服役后板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究

自然老化服役后板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究
贾俊峰;顾冉星;程寿山;樊平;李茂昌
【期刊名称】《桥梁建设》
【年(卷),期】2024(54)3
【摘要】为了解自然老化服役后板式橡胶支座的摩擦滑移性能,取实际桥梁中服役10年的7个板式橡胶支座进行摩擦滑移试验,分析不同竖向压应力下支座摩擦滑移规律,研究自然老化板式橡胶支座的水平弹性刚度、摩擦系数及耗能能力等,并对比人工热老化支座的相关性能。

结果表明:相同服役年限的自然老化板式橡胶支座老化程度并不相同;自然老化板式橡胶支座摩擦系数随着竖向压应力的增大而减小,水平弹性刚度随着竖向压应力的增大而增大;压剪作用对老化板式橡胶支座的耗能能力影响较小,但需要注意累积的摩擦滑移会使支座耗能能力降低。

自然老化板式橡胶支座(试验值)相较于未老化支座(理论值)的表面摩擦系数有所降低,但水平弹性刚度明显增大;自然老化板式橡胶支座水平弹性刚度增大幅度远高于人工热老化的板式橡胶支座,人工热老化研究严重低估了自然老化对板式橡胶支座的危害。

【总页数】8页(P31-38)
【作者】贾俊峰;顾冉星;程寿山;樊平;李茂昌
【作者单位】北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室;交通运输部公路科学研究所桥梁隧道研究中心;山东省淄博市公用事业服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】U443.361
【相关文献】
1.板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究
2.基于摩擦滑移的板式橡胶支座耗能试验
3.板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究
4.桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究
5.考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究
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考虑板式橡胶支座滑移的梁桥抗震性能研究综述

考虑板式橡胶支座滑移的梁桥抗震性能研究综述发布时间：2021-05-24T11:48:10.417Z 来源：《基层建设》2021年第2期作者：谭海涛[导读] 摘要：本文通过以板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能研究为中心，对相关文献以及相关实验和计算模型进行分析总结，针对现有研究成果的不足，提出一些建议。

重庆交通大学重庆 400000摘要：本文通过以板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能研究为中心，对相关文献以及相关实验和计算模型进行分析总结，针对现有研究成果的不足，提出一些建议。

关键词：板式橡胶支座；摩擦滑移；抗震性能1引言桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它能将桥梁上部结构的反力和变形可靠的传递给桥梁下部结构。

它也是桥梁结构体系中最薄弱的构件，在地震作用下一旦破坏，将对桥梁的整个结构产生很大的影响。

因此，对桥梁支座的抗震性能研究就显得格外重要。

针对汶川地震中小跨度梁桥出现的板式橡胶支座滑动的典型震害，目前有许多学者，已对板式橡胶支座的抗震性能在不同的方面做相关试验和研究。

1.2国内外研究现状板式橡胶支座最早开始使用是在1936年法国巴黎的一座铁路桥上，二战后，英、德、美、日等许多国家相继使用板式橡胶支座。

在我国，板式橡胶支座从1965年起由上海地区开始研制与实验，并先后在部分省市公路桥上使用。

它因具有构造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉、安装方便等优点。

目前在国内外桥梁工程上得到了广泛应用。

在2008年汶川地震中，采用板式橡胶支座的中小跨度桥梁遭受了严重的震害，通过震害调查发现：板式橡胶支座桥梁典型震害特征为支座与梁底发生相对滑动，从而导致梁体产生过大的位移，横向与混凝土挡块碰撞、纵向挤压桥台和伸缩缝，引起挡块、桥台及伸缩缝等的破坏，甚至发生落梁震害。

但支座的滑动效应可以在一定程度上起减震作用，大大减小了传递到桥墩的地震力，使得该类桥梁桥墩和基础的损伤程度相对较小。

此后，许多学者针对这一现象，通过实验和建立有限元数值模型对板式橡胶支座抗震性能展开了研究。

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究_李冲

板式橡胶支座摩擦滑移抗震性能试验研究
李冲1 王克海2 李悦2 李茜2
（ 1 东南大学交通学院，南京 210096）（ 2 交通运输部公路科学研究院，北京 100088）
摘要：为了研究板式橡胶支座摩擦滑移后桥梁的抗震性能，完成了 5 个试件在不同竖向荷载作用和往复荷载作用下的拟静力试验，分析了支座摩擦滑移前后的滞回曲线、骨架曲线、支座变形、滑移位移、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标．试验结果表明，加载位移较小时，支座主要发生弹性剪切变形，滑动位移较小．当支座剪切变形达到 73% ～ 110% 时，发生明显滑移，滑移位移与支座所受的竖向荷载和支座规格有关．支座与钢板之间的摩擦系数与施加竖向荷载成反比，摩擦力与竖向荷载成正比，支座加载和卸载刚度基本不变，等效刚度退化明显，但退化到一定值后基本稳定．板式橡胶支座橡胶层厚度的增加会导致支座摩擦耗能性能改变，加载位移相同时，支座自身的剪切变形随之增大，摩擦滑移位移和摩擦耗能则随之减小．关键词：板式橡胶支座；摩擦滑移；滑移位移；耗能；剪切变形中图分类号： U442． 5 文献标志码： A 文章编号： 1001 － 0505（ 2014） 01-0162-06
汶川地震后，王克海等［8］对不同桥型的性能表现进行了总结，提出了桥梁抗震设计的“一可三易”原则，即构件的损伤部位和损伤程度可控、损伤部位易检、损伤构件易修和破坏构件易换，并建议在破坏性地震作用下，将支座作为保险丝式单元优先损坏．王东升等［9］对桥梁典型震害进行总结后，提出了梁式桥防落梁抗震设计理念及方法．李立峰等［10］基于传统可靠度概率方法，建立了橡胶支座的易损性曲线，结果表明支座在地震作用下易损性较其他构件高．以上研究表明，对中小跨径梁桥而言，支座在地震作用下是易损构件，并且支座的损坏可以起到保护桥梁下部结构（桥墩、桩基）的作用，但对支座的摩擦滑移耗能作用并未进行深入研究．

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ｅａｂｒｉｎｇｓｌｉｄｉｎｇｆｏｒｓｍａｌｌｔｏｍｅｄｉｕｍ－ｓｐａｎｇｉｒｄｅｒｂｒｉｄｇｅｓｄｕｒｉｎｇ
跨度桥梁的震害调查发现［２－３］：板式橡胶支座桥梁典
７ＯＯ～１１００ｋＰａ之间；板式支座与钢板问的滑动摩擦系数与支座的竖向压应力呈负相关，与滑动速率呈正相关．最后建立了考虑板式支座与钢板间滑动摩擦性能的精细化力学模型，以考虑多种因素对支座滑动效应的影响．关键词：板式橡胶支座；钢板；滑动摩擦性能；试验；力学
横桥向则采用混凝土抗震限位挡块．２００８年的汶川大地震使采用板式橡胶支座的中小跨度桥梁遭受了严重的震害，通过对汶川地区地震烈度 Ⅶ ～ Ⅺ度区域内受地震影响的１０６８座中小
中图分类号：Ｕ４４２．５＋５
型震害特征为支座与梁底钢板间发生相对滑动，从
而导致梁体产生过大的位移，横向与混凝土挡块碰撞、纵向挤压桥台和伸缩缝，引起挡块、桥台及伸缩
缝等的破坏，甚至发生落梁震害，但支座的滑动效应
文献ห้องสมุดไป่ตู้志码：Ａ
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｌｉｄｉｎｇＦｒｉｃｔｉｏｎ
ＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＬａｍｉｎａｔｅｄＲｕｂｂｅｒＢｅａｒｉｎｇａｎｄＩｔｓ
ｔｈｅＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇ
平剪切变形为主，伴随少量的相对滑动，其名义剪切模量在
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｍｉｎａｔｅｄｒｕｂｅｒｂｂｅａｒｉｎｇ；ｓｔｅｅｌｐｌａｔｅ；ｓｌｉｄｉｎｇｒｉｆｃｔｉｏｎｅｈｂａｖｉｏｒ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎａｌｔｓｔｕｄｙ；ｍｅｃｈａｎｉａｌｃｍｏｄｅｌ
第４４卷第１２期２０１６年１２月
同济大学学报（自然科学版）
ＪＯＵ￣ＡＬＯＦＴＯＮＧＪＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡ『ＲＡＩＳＣＩＥＮＣＥ）
ＶＯ１．４４Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０１６
模型
凭借其构造简单、性能可靠、安装方便、成本低
廉等优点，板式橡胶支座目前已成为国内中小跨度
桥梁最为常见的一种支座形式，它的主要功能是将
上部结构的反力可靠地传递给墩台，同时能适应梁体在正常使用状态下的变形［１］．通常情况下，板式橡胶支座一般放置在墩台垫石上，梁体则直接搁置在支座之上，支座与梁底钢板及垫石之间一般不做其他连接处理，为了保证桥梁在地震作用下不发生落梁震害，纵桥向通常设置一定的墩（台）梁搭接长度，
ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｄａｍａｇｅｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄｒｕｂｂｅｒ
项乃亮，崔侠侠，李建中
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２）
摘要：针对汶川地震中小跨度梁桥出现的板式橡胶支座滑动
的典型震害，对板式支座与钢板问的滑动摩擦性能进行了试验研究，分析了竖向正压力和滑动速率对支座滑动摩擦性能的影响规律，试验结果表明，在发生明显滑动之前，支座以水
文章编号：０２５３．３７４Ｘ（２０１６）１２．１８２８．０７
ＤＯＩ：１０．１１９０８／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３ — ３７４ｘ．２０１６．１２．００４
板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型
ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＭｏｄｅｌ
Ｘ／ＡＮＧＮａｉｌｉａｎｇ，ＣＵＩＸｉａｘｉａ，ＬＩＪｉａｎｚｈｏｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，