浅要分析桥梁盆式橡胶支座试验

随着城市化进程的快速发展，大跨径桥梁的数量日益增加，这对其支座结构相对地提高了要求，而盆式橡胶支座以其自身优势，弥补了以往板式橡胶支座的不足之处，将橡胶块放置于凹形钢盆中，促使橡胶能够侧限受压，再借助于金属盆顶面相对摩擦系数较小的特性，增强支座的承载力和变形能力。当前，桥梁盆式橡胶支座的设计仍然基于传统型的手工计算、绘图方式，虽然科学技术的发展较为迅速，但在桥梁橡胶支座的设计上应用范围较小，相关研究发展仍处于上升阶段。依据相关规定，对支座的试验内容主要有荷载作用下支座竖向压缩变形、盆环径向变形以及测定试验摩阻系数。

一、桥梁盆式橡胶支座竖向压缩变形试验分析

按照JT391-1999公路桥梁盆式橡胶支座的要求，在加载试验之前，应对试验支座进行预压操作，在试验过程中，检验荷载主要通过7个相等的增量加载来完成，在逐级加载中，在达到能够检验荷载的标准后，再进行卸载，恢复至初始压力，将完成一个加载程序，一般来说，支座试验需加载三次，耗时3～4h。在经过对支座三次加载完成后对其所得的竖向压缩值予以分析，因橡胶块弹粘性性质，其竖向压缩值趋向于一致，且倾向于变小趋势，所得值的平均值与竖向变形相差较小，满足相关要求。三次加载结果比较分析详见下表1。

表1 盆式橡胶支座竖向压缩变形结果比较分析

支座 支座高度h/mm 第一次a/mm 第二次b/mm 第三次c/mm 三次平均值p/mm 竖向压缩变形[（p/h）%] Q=（a/h）%

GPZ3.0MNDX 110 1.085 1.089 1.086 1.087 0.988 0.986 GPZ3.5MNDX 115 0.799 0.795 0.784 0.793 0.689 0.695 GPZ3.5MNDX 115 0.825 0.841 0.832 0.833 0.724 0.717 GPZ6.0MNDX 140 0.751 0.765 0.748 0.755 0.539 0.536 图 1 支座书香压缩变形结果分析趋势图

二、桥梁盆式橡胶支座竖向压缩变形线性相关性分析

在实际试验活动中，荷载-竖向压缩变形曲线或荷载-盆环径向变形曲线具有线性关系，若所得数据呈现非线性关系则将反映出该支座并不符合要求。由于橡胶支座为线性粘弹性体，对其线性关系的相关系数并未作出明确规定，为实际工作的有序开展带来一定的阻碍。盆式橡胶支座的径向变形和应力作用反映出盆底不僅需要传递支承压力，还要承担摩擦而生的径向拉力，盆底拉力促使盆壁具有环向压应力;而盆壁则在一定的负荷作用下进行侧压力承受工作，随着线性关系的增大，盆壁应力则将受应力作用之和的影响。试验结果的比较分析显示，盆式橡胶支座荷载-变形曲线相关较强，可明确其线性关系的相关系数，可将相关系数设定为在0.96以上，为检测控制提供便捷性。

表2 竖向压缩变形线性相关性分析

支座 初始 第1级荷载 第2级荷载 第3级荷载 第4级荷载 第5级荷载 第6级荷载 第7级荷载 相关系数R2

1 0 0.355 0.581 0.669 0.769 0.824 0.913 1.256 0.973 2 0 0.213 0.563 0.535 0.615 0.845 0.827 1.237 0.981 3 0 0.235 0.534 0.549 0.646 0.818 0.843 1.264 0.993 4 0 0.341 0.516 0.642 0.634 0.842 0.954 1.298 0.972 三、桥梁盆式橡胶支座残余变形试验分析

桥梁盆式橡胶支座残余变形发生的主要原因在于橡胶板的粘弹行为，给予一定范围内的温度和应力作用，橡胶趋向于变形趋势，在卸去外力后，因橡胶的粘性流动而产生永久性变形情况。

（一）加载次数的影响

因盆式支座加载之前的预压操作，依据相关的程序分级而加载检测荷载，在程序完成后测定残余变形程度。盆式支座的残余变形受到橡胶板变化的影响，其值随着预压次数的变化而倾向于较小值，最终变为稳定状态。从而预压和加载所操作的数量将会影响着残余变形值的变化。不同次数的加载操作时残余变形值的变化如下表3所示。

表3 不同次数的加载操作的残余变形值分析（%） 支座 第1次加载 第2次加载 第3次加载 GPZ3.0MNDX 1.451 0.641 0.435 GPZ3.5MNDX 2.565 1.874 1.154 4GPZ3.5MNDX 1.845 1.026 0.793 GPZ6.0MNDX 2.457 0.789 0.466 （二）荷载检验分析

依据桥梁盆式橡胶支座的相关要求，竖向荷载作用时，支座残余变形值不能超过总变形量的5%，但在试验分析中发现，荷载是支座设计承载力的1.5倍，这反映出残余变形值并不在设计荷载情况之内。橡胶高聚物为弹粘性物体，因粘性流动的影响，不可恢复变形与应力作用、时间等成正比态势，而与橡胶的本体粘度为反比，这将反映出检验荷载值上存在差异，所试验获取的残余变形值也具有一定的差异，以1.5倍设计荷载下的残余变形值取代正常情形下的残余变形取值将不能有效保证测试结果的合理和准确。橡胶体是一种高聚物，其力学性能、温度与应力作用速率有一定的关系，在正常形变速率情况下，进行数据试验，不能保障检测数据的准确性。

结束语

综上所述，盆式橡胶支座作为一种新型桥梁支座，其具有良好的铰性、滑动性和较强的承载力，其建设成本较低，这些优良的特性促使盆式橡胶支座在公路桥梁等领域具有广阔的应用前景。在分析桥梁盆式橡胶支座试验时，主要采用竖向变形试验方法，进行荷载检验、以及试验加载速率等方面的浅要分析，以期望

能够保障盆式橡胶支座检测的准确度和合理性，以便能够通过试验反映盆式橡胶支座的质量，满足工程要求。

参考文献：

[1]耿建璞.桥梁盆式橡胶支座CAD系统的研究与开发[D].河北科技大学，2013.