第四章 桥涵结构试验检测

　　第一节、桥梁支座和伸缩装置检验

　　一、桥梁支座

　　桥梁支座设置在梁板式体系中主粱与墩台之间，其主要功能是将上部结构的各种荷载传递给墩台，并能适应上部结构的荷载、温度变化、混凝土收缩等各种因素所产生的变形(水平位移及转角)，使上部结构的实际受力情况符合设计计算图式。

　　桥梁支座按其材料可划分为小桥涵上使用的简易垫层支座、大中桥上使用的钢板支座、钢筋混凝土支座、铸钢或不锈钢支座以及目前使用极为广泛的橡胶支座等。

　　桥梁橡胶支座构造简单，成本低，目前已实现了产品的标准化、系列化，也是我国桥梁支座的发展方向。这里主要介绍桥梁板式橡胶支座的检验方法。

　　1.板式桥梁橡胶支座构造特性

　　板式桥梁橡胶支座通常由若干层橡胶片与以薄钢板为刚性加劲物组合而成，各层橡胶与上下钢板经加压硫化牢固的粘接成为一体。支座在竖向荷载作用下，具有足够的刚度，主要是由于嵌入橡胶片之间的钢板限制橡胶的侧向膨胀。在水平力作用下，支座的水平位移量取绝于橡胶片的净厚度。在运营期间为防止嵌入钢板的锈蚀，支座的上下面及四边都有橡胶保护层。

　　2.板式桥梁橡胶支座的技术要求

　　交通部行业标准(JT/T 4～3)规定了桥梁板式橡胶支座标准系列规格，其设计参数、支座成品力学性能指标及质量要求应符合规定要求。标准系列规格以外型式的支座应根据试验结果自行确定设计参数。

　　3.板式桥梁橡胶支座检验方法

　　桥梁橡胶支座检验有型式检验、出厂检验和使用前抽检三种质量控制环节。型式检验是指厂家在投产、胶料配方改变、工艺和结构型式改变及正常生产中质检部门或国家监督机构定期检测。出厂检验必须由厂家质量管理部门进行检验，确认合格后才可出厂，供货时必须附有产品质量合格证明文件及合格证。而桥涵工程使用前抽检是指针对具体支座的设计要求，以行业标准为依据，进行的常规性检验。通常应在支座进人工地后抽取一定比例送检，主要检验项目有支座成品力学性能检验、支座成品解剖检验和外观、几何尺寸检验等。

　　(1)抗压弹性模量检验

　　试验方法为通过中心受压试验，得出橡胶支座的应力应变曲线，并据此求出支座的抗压弹性模量，实测出使用应力下支座的最大压缩量井观察支座在受压情况下的工作状态。

　　大量的试验研究表明，橡胶支座在受压荷载作用下，在压应力不大时，支座的应力应变是非线性关系，即σ-ε关系开始有一曲线段;其后随着荷载的逐步加，压缩变形几乎成比例增加，则σ-ε曲线呈线性关系，卸载后变形基本上可完全恢复原位。橡胶支座抗压弹性模量 就是根据上述曲线中的直线段确定的。其试验步骤为：

　　①将橡胶支座成品直接置于试验加荷装置承压板上，对准中心，加荷至压力应为1.oMPa，在承载板的四角对称安装四只位移计。

　　②进行预压。将压应力缓缓增至[σ]，持荷5min，然后卸至应力为1.oMPa。记录百分表初始值，预压三次。

　　③正式加载。每一加载循环自σ1=σ-ε1.0MPa开始，每级压应力为σ-ε1.0MPa，持荷3min,读取百分表读数，至[σ]为止，然后卸载至压应力为1.0Mpa。 l0min后进行下一加载循环。加载过程连续进行三次。

　　以承载四角所测得的变位平均值作为各级荷载下试样的累计压缩变形Δc，按试样橡胶层的总厚度δi求出在各级试验荷载作用下试样的累计压缩应变εi。

　　每一块试样的抗压弹性模量E为三次加载过程所得的三个结果的算术平均值。但单项结果和算术平均值之间的偏差不应大于算术平均值的10%，否则该试样应重新试验一次。

　　橡胶支座在一定的压力作用下，其竖向变形主要由两个因素决定。一是支座中间橡胶片与加劲钢板接触面的状态，即橡胶与钢板粘接质量，如果粘按牢固，橡胶的侧向膨胀受到钢板 的约束减少了支座的竖向变形，反之则增大竖向变形。同批支座中，个别支座受压后变形量比同类支座相比差异较大，说明在支座加工时，胶片与钢板的粘接处存在缺陷，达不到极限抗压强度时会有剧响。第二个起决定作用的因素是支座受压面积与其自由膨胀侧面积之比值，常称之为形状系数。

　　(2)极限抗压强度检验

　　由于桥梁橡胶支座极限抗压强度很大，因此部颁标准规定了70MPa(矩形支座)和75MPa(圆形支座)作为橡胶支座的极限抗压强度，极限抗压强度检验可在抗压弹模试验完成后按每分钟1.0MPa的加荷速率加载至压应力达到极限抗压强度为止，并随时观察，支座完好无损，其指标为合格。

　　(3)抗剪弹性模量检验

　　由于梁体受温度、收缩徐变以及车辆制动力等环境条件产生的水平位移将使支座产生剪切变形，而橡胶支座水平位移量的大小主要取决于橡胶片的净厚度，也就是说，支座的剪切位移是靠胶层的变形产生的，我国交通部行业标准规定了橡胶支座的剪切模量检验办法。

　　橡胶支座抗剪弹性模量试验是以正压力为容许压应力，并在抗剪过程中保持不

　　变的情况下，采用2块支座用中间钢拉板推或拉组成双剪装置，橡胶支座的顶面或

　　底面必须以实桥设计(钢筋混凝土梁、钢 梁)图纸一致，而且中间钢拉板的对称轴应和加压设备中轴处在同一垂直面上，剪切 变形量的量测一般采用2个大标距的位移传感器或百分表，正压力和剪切力一般采用力传感器进行量测控制。正式试验前应进行预载，以控制安装偏差和消除初应力，正式加载时，施加水平力至剪应力τ=0.1MPa后持荷5min，然后卸载至剪应力为0.1MPa后记录位移计初始值。

　　正式加载：每一加载值循环自τ=0.1MPa开始，每级剪应力增力0.1MPa，持荷1min,读取位移计读数，至τ=1.0MPa为止，然后卸载剪应力为0.1MPa。10min后进行下一循环。加载过程连续进行三次。

　　将各级水平荷载下位移计所测出的试样累积为水平变形式Δs，按试样橡胶层的总厚度δi求出在各级试验荷载作用下试样的累计剪切应变γi。

　　每两个检验支座所组成试样的综合剪弹性模量G为这组试件三次加载所得到的三个结果的算术平均值。但各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10%，否则该试样应重新进行一次试验。

　　(4)容许剪切角检验

　　(5)摩擦系数检验

　　摩擦系数试验，除要求必须对四氟板与不锈钢板进行检验外，对橡胶与混凝土、橡胶与钢板间摩擦系数试验可按需要或用户要求进行检验。

　　将试样按规定摆好，对准中心位置。

　　施加压应力至[σ]，并在整个摩擦系数试验过程中保持不变。

　　逐级均匀施加水平力，每级间隔30s增加水平剪应力为0.2MPa，至支座试样与混凝土板、钢板、不锈钢板试样接触面间发生滑动时为止，记录此时水平剪应力。试验过程连续进行三次。

　　(6)允许转角检验

　　在外荷载作用下，支座在发生竖向压缩的同时，由于梁体的挠曲作用还产生转动。支座转动时，一侧的橡胶被压缩，而另一侧则逐渐被抬起。随着转角的增大，支座各层间的橡胶将由压力大的区域逐次向压力小的地方“转移”，但这种转移因受上下钢板的约束影响，只能进行到一定程度。如果竖向压缩回弹变形值大于其总压缩量，支座边缘必将出现脱空现象。这是检验橡胶支座的厚度在梁体端部在可能出现最大转角的作用下能否满足设计要求的必要条件。

　　检测时，在距支座中心600mm处，安装使支座产生转动的千斤顶和测力传感器，并在假定梁体的四角安置位移传感器或百分表。

　　首先进行预压，将压应力缓缓增至[σ]，维持5min然后卸载至力为1.oMPa。如此反复预压三遍。

　　正式加载。施加压力至[σ]，停5minn读数。维持[σ]不变，用油压千斤顶对中间工字梁施加一个向上的力P ，使其达到预期转角的正切值(偏差不大于5%)，停5min后，读取千斤顶力P及百分表的读数。

　　(7)判定规则

　　试样的抗压弹性模量与规定值的偏差在±20%范围之内时，则认为是满足要求的。

　　试样的抗剪弹性模量与规定值的偏差在±15%范围之内，容许剪切角正切值符合 规定，则认为是满足要求的。

　　在70MPa(矩形支座)或75MPa(圆形支座)的压应力时，橡胶层未被挤坏，中间层钢板未断裂，四氟板与橡胶未发生剥离，则认为试样的极限抗压强度是满足要求的。

　　试样的摩擦系数符合规定时，则认为是满足要求的。

　　试样的容许转角正切值，混凝土、钢筋混凝土桥在1/3oo，钢桥在1/5oo时，试样边缘最小变形值大于或等于零时，认为试样容许转角是满足要求的。

　　三块(或三组)试样中，有两块(或两组)不能满足要求时，则认为该批产品不合格。若有一块(或一组)试样不能满足要求时，则应重新抽取三块(或三组)试样进行试验，若仍有一块(或一组)不能满足要求时，则也认为该批产品不合格。

　　二、桥梁橡胶伸缩装置检验

　　1.桥梁橡胶伸缩装置的作用及分类

　　桥梁橡胶伸缩装置的主要作用是满足桥梁上部结构变形的需要，并保证车辆通过桥面时平稳。桥梁橡胶伸缩装置按照伸缩体结构不同可划分为四类。

　　(1)纯橡胶式伸缩装置

　　伸缩体完全由橡胶组成的(包括异型钢梁高度不大于50mm与密封橡胶带组成单缝)称为 纯橡胶式伸缩装置。它适用于伸缩量不大于60mm的公路桥梁工程。

　　(2)板式伸缩装置

　　伸缩体由橡胶、钢板或角钢硫化为一体的称为板式伸缩装置。它适用于伸缩量小于60mm 的公路桥梁工程。

　　(3)组合式伸缩装置

　　伸缩体由橡胶板和钢托板组合而成的称为组合式伸缩装置。它适用于伸缩量不大于120mm的公路桥梁工程。

　　(4)模数式伸缩装置

　　伸缩体由异型钢梁与单元橡胶密封带组合而成的称为模数式伸缩装置。它适用于伸缩量为80~1200±mm的公路桥梁工程。

　　2.桥梁橡胶伸缩装置技术要求

　　桥梁橡胶伸缩装置除使用的材料、工艺应符合我国的现行规范外，成品力学性能外观质量及解剖检验等应符合交通部颁布的现行标准。

　　(1)成品力学性能试验

　　伸缩装置成品力学性能试验应符合规范要求。

　　(2)成品尺寸偏差及外观质量检验

　　橡胶伸缩体的尺寸偏差应满足下列要求：

　　①不论伸缩量大小，每延米长度偏差为-1.0一2.0mm。

　　②宽度、厚度偏差应满足规范要求。

　　③在自然状态下，伸缩装置中使用的单元密封橡胶带尺寸(不包括锚固部分)的公差应满足规范要求。

　　④橡胶伸缩体外观质量应满足规范要求。

　　(3)成品解剖检验

　　板式伸缩装置成品解剖检验，每200块或每批任取一块，将其沿垂直方向锯开，进行规定项目检验，检验结果应符合规范要求。

　　3.桥梁橡胶伸缩装置检验原则

　　(1)桥梁橡胶伸缩装置的检验，除投产鉴定、质量监督机构定期检测和出厂检验外，高等级公路桥梁大修或大中桥往往在施工阶段仍需进行逐个检查外观及几何尺寸，必要时还应进行成品力学性能检验。

　　(2)成品力学性能试验，原则上要求试验设备能对整体组装后的伸缩装置成品进行力学性能试验，如试验设备所限，可对纯橡胶式、板式和组合式伸缩装置截取1m试样进行试验，而对模数式伸缩装置取样应不小于4m，并具有4个单元的组装试样进行力学性能试验。

　　(3)成品力学性能试验应在专用的试验平台上完成，两边用定位螺栓或其它的有效方法将伸缩装置试样与锚固板联结，然后使试验装置模拟拉伸、压缩与纵向、竖向、横向错位，实测拉、压过程中水平摩阻力、变位均匀性。

　　(4)对模数式伸缩装置试样按实际荷载测定中梁、横梁及其它重要构件应力、应变值。有条件时，应对试样进行震动冲击试验。

　　(5)对单组、多组模数式伸缩装置橡胶密封带，应进行防水试验。

　　(6)所有型式伸缩装置应作零部件安装、更换方便性试验。

　　(7)伸缩装置的平面、厚度等外形尺寸，应用标定的钢尺、游标卡尺、平整度仪、水准仪测量。每延米纯橡胶式、板式、组合式伸缩装置试样平面尺寸除测量四边长度外，还应测量对角线尺寸。测量厚度时应在四边测量8点，取其平均值，其偏差应满足相应的标准规定。模数式伸缩装置偏差除应满足相应的标准规定外，还应每2米长度内取一点，并取其各点的平均值。

　　4.判定规则

　　(1) 成品力学性能试验应满足规定要求。

　　(2)几何尺寸及外观应满足规定要求。

　　(3)解剖检验应满足规定要求。

　　(4)粘结剂、聚四氟乙烯材、硅脂应满足JT/T4的有关规定。

　　(5)使用钢板、型钢、异型钢材、螺栓等钢件和不锈钢板应满足有关材料的技术要求。

　　(6)检验不合格时，应再取双倍试样对不合格项目进行复试，复试后仍有项目不合格，则该批产品为不合格，不合格产品不得使用。

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