CN111982711A - 一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及板式橡胶支座检测领域，具体涉及一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法。特殊的，本申请所述单剪试验方法利用单剪试验设备进行，通过双剪试验法与单剪试验法在相同压力荷载下的置换试验，我们计算得到单剪试验设备存在的系统摩擦力，从而消除该系统摩擦力对试验结果的影响，保证试验结果的准确性。在得到系统摩擦力与荷载压力的关系后，我们即可使用单剪试验设备进行剪切测试，并在剪切过程中，采用拉力与系统摩擦力的差值作为真实剪切力，从而计算得到准确的抗剪弹性模量。本申请所述单剪试验方法操作简单，并且可以显著降低中大型板式橡胶支座的检测成本，因此，所述本申请所述单剪试验方法具有很好的推广价值。

Description

一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法
技术领域
本申请涉及板式橡胶支座检测领域，具体涉及一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法。
背景技术
板式橡胶支座指的是用两层以上的钢板以及多层橡胶弹性材料经粘合硫化得到的一种支座产品。该种板式橡胶支座的特点是具有很高的垂直荷载能力，可以作为桥梁、大型构件的支座使用，并且，其还具有很好的弹性，允许被支撑物做一定幅度的偏移，从而消除内部应力，提升整体结构的安全性。
为了描述板式橡胶支座的各项性能指标，交通部行业标准《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019给出了各项指标的检测标准。其中，板式橡胶支座的抗剪弹性模量由“双剪法”试验得到，所述“双剪法”试验采用两组板式橡胶支座试样以及双剪试验机进行。“双剪法”试验检测时，需要2个板式橡胶支座试样上下重叠放置，而实际上，板式橡胶支座在使用时是单个放置的，这与检测时的板式橡胶支座的受力特点不一致，因而检测结果数据不能真实反映实际工程情况。另外，双剪试验设备整体价格偏高，且“双剪法”试验需要两组板式橡胶支座进行试验，总体来说，测试成本较高。特别是现在市面上已经出现了大吨位的板式橡胶支座，并且有更加大型化的趋势，按照现行标准需要专门生产更大吨位的双剪试验设备，对于现行条件下大型单剪试验设备较为成熟的情况下，显得十分浪费。因此，利用现行成熟的单剪试验设备来开发板式橡胶支座抗剪弹性模量的新检测方法显得尤为重要。
发明内容
本着利用现行成熟的单剪试验设备开发针对板式橡胶支座抗剪弹性模量的新测量方法的目的，本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该试验方法采用单剪试验设备进行，所述单剪试验设备的下承载板下方通过设置滑动滚动装置支撑于台座之上；所述单剪试验方法在应用前经测试或查询得到所用单剪试验设备在不同压力下的系统摩擦力μ；
所述系统摩擦力μ的测试方法为：
1)将两个支座试样分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座试样的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座试样的设计平均压力；
2)分别测量在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，得到单个支座试样在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；
3)将单个上述支座试样放入到单剪试验设备的测试工位，分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Fi；
4)计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi，
所述板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法包括如下步骤：
a)在单剪试验设备上，将支座试样放置于单剪试验设备的上承载板与下承载板之间，并在支座试样与承载板之间设有防滑摩擦板，所述支座试样为短边方向受剪；
b)将压应力连续增至支座试样的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变；
c)通过拉动下承载板将剪应力连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷3-10min，记录初始值，绘制应力-应变图；
d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷0.5-3min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa；
e)采取任意两级剪应力数据，则该支座试样的抗剪弹性模量G的计算公式为：
G＝(τa-τb)/(γa-γb)
式中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同剪应力，γa和γb指的是在τa和τb的作用下的累积剪切形变量，
步骤c)和步骤d)中，剪切力等于拉力减去该压力荷载下的系统摩擦力μ。
可选的，步骤1)中，预设水平位移Δx为：
Δx＝(τ0.5×te)/Gp
式中，τ0.5指的是大小为0.5MPa的剪应力，te指的是支座试样的橡胶层水平厚度，Gp指的是支座试样的设计抗剪弹性模量。
可选的，步骤2)中，压力R按照从0到支座试样的设计平均压力均分N级测试，其中，N为大于3的自然数。
可选的，后续步骤中，根据各级压力R荷载下的测试结果计算得到各级压力R荷载下对应的系统摩擦力μ，并根据上述结果进行线性拟合得到该压力范围内的系统摩擦力对应压力的拟合方程和/或图形。
可选的，单剪试验设备的系统摩擦力μ每年至少校准一次。根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤a)中，将支座试样的竖直对称轴与上、下承载板的中心轴设置处于同一垂直面，其精度小于支座试样短边尺寸的1％。
可选的，压应力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率增加；步骤c)中，剪应力以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率增加。
可选的，步骤c)和步骤d)的加载过程各进行三次，其中，步骤d)中，两次加载过程之间间隔10min。
可选的，步骤d)中，若系统摩擦力μ小于剪切力的1％，则取系统摩擦力μ为0。
可选的，步骤e)中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同且大小为a和b的剪应力，其中，a＝0.3，b＝1.0。
本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该单剪试验方法利用现有的技术更加成熟、成本更低的单剪试验设备进行测量。由于单剪试验设备下方存在滑动滚动装置，不可避免的存在滑动和滚动摩擦力，即存在影响试验结果的系统摩擦力。为了消除该系统摩擦力的影响，我们采用双剪置换的方式间接测得不同压力荷载下的系统摩擦力，并在后续正式测量中将其消去，从而消除系统摩擦力的影响。本申请所述单剪试验方法总体步骤较为简单，试验操作相比双剪试验法更为便捷。另外重要的是，本申请所述单剪试验法采用单剪试验设备进行，特别适用于中大型的板式橡胶支座的测量，可以显著降低中大型板式橡胶支座的检测成本。因此，本申请所述单剪试验方法具有很好的推广价值。
附图说明
图1为所述双剪试验方法示意图；
图2为所述单剪试验方法示意图；
图3为实施例中单剪试验设备的压力-系统摩擦力线性拟合图形。
标号说明：
1-上承载板、2-防滑摩擦板、3-支座试样、4-下承载板、5-滑动滚动装置、6-台座、7-中间钢拉板；
图中R指的是竖直方向的压力；H和F指的是水平方向的拉力。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
本申请提供了一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，该单剪试验方法的特别之处在于采用单剪试验设备进行。所述单剪试验设备为现有常规的用于测试单个式样的剪切测试的试验设备，并且，所述单剪试验设备的下承载板4下方通过设置滑动滚动装置5支撑于台座6之上，也就是说，在压力和剪切力作用下，单剪试验设备的部分结构相对台座6滑动。显然，容易想到的是，在该设置下，该测试系统中不可避免地存在滑动和滚动摩擦力，在本申请中，为便于描述，我们将上述影响试验结果的滑动和滚动摩擦力的总合力称之为系统摩擦力μ。为了避免系统摩擦力μ影响试验结果的准确性，我们应当用拉力减去系统摩擦力作为剪切力计算。因此，我们在第一次应用某单剪试验设备进行单剪试验方法之前需要测试得到该单剪试验设备的系统摩擦力μ，然后在后续进行的单剪试验时，我们可以直接查询得到相应压力下的系统摩擦力μ。
本申请提供了单剪试验设备的系统摩擦力μ的测试方法，该测试方法中，需要借用双剪试验设备辅助测试。需要说明的是，虽然该测试方法需要借用双剪试验设备进行辅助测试，但是在测量得到该单剪试验设备的系统摩擦力μ后，后续应用该单剪试验设备时，可以直接查询得到系统摩擦力μ，因此其仍然具备很好的实用性。实际上，参考一般的非精密试验仪器的规章规定，在未出现明显的测量误差时，我们默认对该设备的校对保持在每年一次即可，也就是每年至少进行一次系统摩擦力μ的校准。
具体的，单剪试验设备的系统摩擦力μ的测试步骤为：
1)如图1所示，将两个支座试样3分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，所述双剪剪切测试采用现有常规标准进行，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座试样3的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座试样3的设计平均压力，另外，本领域普通技术人员应当想到，预设水平位移Δx应在适宜的范围内，使支座试样在设计抗剪弹性模量之内明显受剪拉伸为准，该技术手段对于本领域普通技术人员来说应当理解并清楚其实施方式；
2)为了得到更为准确的系统摩擦力μ，我们需要设置多次不同压力荷载下的双剪切试验，分别测量在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，从而得到单个支座试样3在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；
3)将单个上述支座试样3放入到单剪试验设备的测试工位，分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Fi，其中，支座试样3在单剪试验设备中的测量方法在后文中阐述，
4)进行上述步骤后，计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi。
通过上述步骤，我们可以计算出在不同压力Ri下的系统摩擦力μi，在后续采用单剪试验设备进行抗剪弹性模量的测量中，我们可以将拉力减去该系统摩擦力作为支座试样的剪切力。通过上述方式，我们可以消除单剪试验设备中的滑动摩擦力和滚动摩擦力的影响，使之达到与双剪试验设备同样的精确度水平。
根据上述方案，我们得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi，一种较优的实施方式是，根据上述数据，我们可以通过线性拟合得到该压力范围内的系统摩擦力对应压力的拟合方程和/或图形，其中的压力范围指的是从0到测量中的最大压力，一般来说，最大压力即指的被测支座试样的平均设计压力。在得到上述拟合方程和/或图形后，我们即可推算得到范围内任意压力Ri下的系统摩擦力μi，因此可以减少测量次数，降低工作量和检测成本。尽管如此，我们还是需要设置相当次数的测试量以得到更为准确的数据。对于本领域普通技术人员来说，可以根据实际需要进行任意选择，此处不再赘述。
在得到单剪试验设备的系统摩擦力μ后，即可正式采用该单剪试验设备进行板式橡胶支座的抗剪弹性模量单剪试验，该试验方法包括如下步骤：
a)如图2所示，在单剪试验设备上，将支座试样3放置于单剪试验设备的上承载板1与下承载板4之间，并在支座试样3与承载板之间设有防滑摩擦板2，所述下承载板4下方通过滑动滚动装置5支撑于单剪试验设备的台座6之上，所述支座试样3为短边方向受剪；
b)将压应力连续增至支座试样3的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变；
c)通过拉动下承载板4将剪应力连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷3-10min，记录初始值，绘制应力-应变图；
d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷0.5-3min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa；
e)采取任意两级剪应力数据，则该支座试样3的抗剪弹性模量G的计算公式为：
G＝(τa-τb)/(γa-γb)
式中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同且大小为a和b的剪应力，γa和γb指的是在τa和τb的作用下的累积剪切形变量。在实际选择，τa和τb时，应当考虑到将大部分剪切过程包含其中，以获得更加贴近实际的数据。另外，考虑到剪切过程中初始段误差较大(比如0值不准确)以及橡胶分子链的运动形态，作为优选的一种，应当舍去剪切过程中的初始几段。参照《公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019，我们取τ0.3和τ1.0作为计算抗剪弹性模量的数据。
本申请所述单剪试验方法中，步骤c)和步骤d)中，剪切力等于拉力减去该压力荷载下的系统摩擦力μ。
需要说明的是，本申请中，所述支座试样3指的是用于检测的板式橡胶支座。另外，经测试，系统摩擦力μ通常较小，为节约程序，若系统摩擦力μ小于剪切力的1％，我们可以直接取系统摩擦力μ为0。显然，在应用过程中，本领域普通技术人员可以容易地提前判断出系统摩擦力μ明显小于剪切力的1％的情况，因此，对于该种容易判断的情况，通常情况下，我们可以直接忽视系统摩擦力，即取系统摩擦力μ＝0，因此该技术手段是具备实际操作意义的。
通过上述步骤即可采用单剪试验方法测得支座试样3的抗剪弹性模量，该测量值具有与双剪试验法相当的测量精度，并且，特殊的，本申请所述单剪试验方法应用的检测设备是单剪试验设备，在检测时只需采用一个板式橡胶支座作为支座试样，并且无需设置中间钢拉板7等辅助部件，因此可以降低检测成本和工作量。尤其是对于大型板式橡胶支座的破坏性试验，本申请所述单剪试验法可以显著降低检测成本。另外重要的是，现今大型单剪设备已经比较成熟，而体型相当的大型双剪试验设备成本明显高于大型单剪设备，因此，应用单剪试验法测量大型板式橡胶支座的抗剪弹性模量可以显著降低检测成本，在大型板式橡胶支座的应用越来越广泛的现在显得更为重要。
为了便于本领域技术人员理解，以下通过具体实施例对本申请所述技术方案进行进一步地说明。
实施例
如图2所示，本实施例中采用的单剪试验设备包括上承载板1、防滑摩擦板2、下承载板4、滑动滚动装置5和台座6。在测量时，将被测试的支座试样3放置于上承载板1和下承载板4之间。为了防止支座试样3的滑动，在支座试样3与承载板之间设有防滑摩擦板2。在压力作用下，支座试样3被夹持于上承载板1和下承载板4之间。所述支座试样3在单剪试验设备中为短边受剪。另外，所述滑动滚动装置5设置于下承载板4与台座6之间，通过该方式，单剪试验设备与支座试样3受到支撑。
本实施例所述单剪试验设备在检测时，不可避免地，下承载板4、滑动滚动装置5与台座6将会产生滑动和滚动摩擦力即系统摩擦力μ，这将影响抗剪弹性模量的测量准确度。为了消除系统摩擦力μ的影响，我们采用如下步骤测量系统摩擦力μ并在后续正式测量将其消去，所述系统摩擦力μ的测量方法如下：
1)将两个相同的支座式样3分别置于双剪试验设备的两个测试工位，参照公路桥梁板式橡胶支座》JT/T 4-2019的测试方法，准备对上述支座试样3在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座式样的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座式样的设计平均压力，本实施例中，提供了一种得到适宜预设水平位移Δx的办法，具体是；预设水平位移Δx为：
Δx＝(τ0.5×te)/Gp
式中，τ0.5指的是大小为0.5MPa的剪应力，te指的是支座试样的橡胶层水平厚度，Gp指的是支座试样3的设计抗剪弹性模量，需要说明的是，板式橡胶支座在进行产品设计时根据理论和经验可以得到设计抗剪弹性模量。通过上述方法可以将预设水平位移Δx控制在一个基本居中的较为适宜的位置，有利于提高准确度；
2)按照压力R从0到支座式样3的设计平均压力均分N级，在N级压力下分别测量得到支座试样3达到预设水平位移Δx所用的水平拉力，其中，N为大于3的自然数，本实施例中，N＝10，即分为十级测量，根据该方法，分别测得在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，我们得到单个支座式样在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；
3)将单个上述支座式样放入到单剪试验设备的测试工位，按照后续单剪试验法分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx得到的水平拉力Fi，需要注意的是，此处我们需要的数据是水平拉力Fi；
4)计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi，
通过上述方法，我们测得各级压力R荷载下对应的系统摩擦力μ，后续正式测量中，我们根据试加压力R的大小即查询可得到对应的系统摩擦力，并在后期计算中将其消去。本实施例中测量了十组压力R与相对应的系统摩擦力μ，为了便于后期使用，我们对这十组数据进行线性拟合得到该压力范围内的系统摩擦力μ对应压力R的拟合方程和图形。得益于此，我们可以在该压力范围内，查询到任意压力对应的系统摩擦力μ。
按照上述方法，测得本实施例所用单剪试验设备的系统摩擦力与对应压力荷载的数据如下表所示：
Figure BDA0002656044310000111
根据上述数据，我们进行了线性拟合，得到结果如图3所示，从线性拟合图形和拟合方程可以见得，该拟合方程具有很高的拟合度，且系统摩擦力μ与压力R呈现出高度相关的一次关系，根据该拟合方程即可得到5000KN以内的任意压力对应的系统摩擦力数值。实际使用时，容易理解的是，我们还可以在5000KN的基础上向外适当延伸以得到略大于5000KN的压力所对应的系统摩擦力数值。实际上，上述压力范围已足够满足绝大多数试验需要。
在得到该单剪试验设备的系统摩擦力数据后，我们即展开正式的对板式橡胶支座抗剪弹性模量的测试，采用上述单剪试验设备，其测试步骤为：
a)在单剪试验设备上，将支座式样3放置于单剪试验设备的上承载板1与下承载板4之间，同时，为保证测量的一致性，我们设置每次测试时，将支座试样3的竖直对称轴与上、下承载板的中心轴设置处于同一垂直面，其精度需小于支座式样3短边尺寸的1％；支座式样3与承载板之间设有防滑摩擦板2，所述下承载板4下方通过滑动滚动装置5支撑于单剪试验设备的台座6之上，所述支座式样3为短边方向受剪；
b)将压应力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率连续增加至支座式样3的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变，并根据此时的荷载压力查询得到本次测试中存在的系统摩擦力μ；
c)通过拉动下承载板4将剪应力以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷5min，该预载步骤共加载3次，并记录初始值，绘制应力-应变图，该步骤中，剪切力为拉力F减去系统摩擦力μ；
d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷1min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa，同样的，该步骤中，共加载三次，两次加载过程之间间隔10min，另外，剪切力等于拉力F减去该压力荷载下的系统摩擦力μ；
e)参考双剪试验方法，本实施例采用τ0.3和τ1.0的剪应力数据计算抗剪弹性模量G，其计算公式为：
G＝(τ1.0-τ0.3)/(γ1.0-γ0.3)
该数据包括了绝大部分剪切过程，并舍弃了初始剪切段力学特性相差较大的过程，因此选择τ0.3和τ1.0的剪应力数据可以得到更加准确的抗剪弹性模量数据。
根据上述方法，我们测得支座试样3的γ1.0-γ0.3＝0.632，则计算出的抗剪弹性模量G为1.108MPa，根据双剪试验法，我们得到相同支座试样3的抗剪弹性模量G为1.098MPa，两者相差极小，充分说明本申请所述单剪试验方法可以作为双剪试验法的替换，即可以直接适用于现有板式橡胶支座的抗剪弹性模量的检测。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法，其特征在于，采用单剪试验设备进行，所述单剪试验设备的下承载板下方通过设置滑动滚动装置支撑于台座之上；所述单剪试验方法在应用前经测试或查询得到所用单剪试验设备在不同压力下的系统摩擦力μ；
所述系统摩擦力μ的测试方法为：
1)将两个支座试样分别置于双剪试验设备的两个测试工位，在压力R的荷载下进行双剪剪切测试，测量达到预设水平位移Δx的水平拉力H，得到单个支座试样的剪切力为V＝H/2，所述压力R不大于该支座试样的设计平均压力；
2)分别测量在不同压力Ri的荷载下，剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Hi，得到单个支座试样在不同压力Ri荷载下的剪切力为Vi＝Hi/2；
3)将单个上述支座试样放入到单剪试验设备的测试工位，分别测量在与双剪剪切试验中相同的压力Ri的荷载下剪切达到预设水平位移Δx的水平拉力Fi；
4)计算得到不同压力Ri下的系统摩擦力μi＝Fi-Vi，
所述板式橡胶支座抗剪弹性模量单剪试验方法包括如下步骤：
a)在单剪试验设备上，将支座试样放置于单剪试验设备的上承载板与下承载板之间，并在支座试样与承载板之间设有防滑摩擦板，所述支座试样为短边方向受剪；
b)将压应力连续增至支座试样的设计平均压应力σ，绘制得到应力-时间图，并在整个单剪试验中保持压应力不变；
c)通过拉动下承载板将剪应力连续增至1.0MPa，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1MPa，持荷3-10min，记录初始值，绘制应力-应变图；
d)自τ0.1＝0.1MPa开始，每级剪应力增加0.1MPa，持荷0.5-3min后，采集各级剪应力的支座变形数据，直至τ1.0＝1.0MPa为止，然后以同样速率卸载至剪应力为0.1Mpa；
e)采取任意两级剪应力数据，则该支座试样的抗剪弹性模量G的计算公式为：
G＝(τa-τb)/(γa-γb)
式中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同剪应力，γa和γb指的是在τa和τb的作用下的累积剪切形变量，
步骤c)和步骤d)中，剪切力等于拉力减去该压力荷载下的系统摩擦力μ。
2.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤1)中，预设水平位移Δx为：
Δx＝(τ0.5×te)/Gp
式中，τ0.5指的是大小为0.5MPa的剪应力，te指的是支座试样的橡胶层水平厚度，Gp指的是支座试样的设计抗剪弹性模量。
3.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤2)中，压力R按照从0到支座试样的设计平均压力均分N级测试，其中，N为大于3的自然数。
4.根据权利要求3所述的单剪试验方法，其特征在于，后续步骤中，根据各级压力R荷载下的测试结果计算得到各级压力R荷载下对应的系统摩擦力μ，并根据上述结果进行线性拟合得到该压力范围内的系统摩擦力对应压力的拟合方程和/或图形。
5.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，单剪试验设备的系统摩擦力μ每年至少校准一次。
6.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤a)中，将支座试样的竖直对称轴与上、下承载板的中心轴设置处于同一垂直面，其精度小于支座试样短边尺寸的1％。
7.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤b)中，压应力以0.03MPa/s～0.04MPa/s的速率增加；步骤c)中，剪应力以0.002MPa/s～0.003MPa/s的速率增加。
8.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤c)和步骤d)的加载过程各进行三次，其中，步骤d)中，两次加载过程之间间隔10min。
9.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤d)中，若系统摩擦力μ小于剪切力的1％，则取系统摩擦力μ为0。
10.根据权利要求1所述的单剪试验方法，其特征在于，步骤e)中，τa和τb指的是步骤d)中的两个不同且大小为a和b的剪应力，其中，a＝0.3，b＝1.0。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113984548A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 绍兴文理学院 一种用于模拟岩石软弱面失稳过程的双剪试验装置及方法
CN114112630A (zh) * 2021-11-17 2022-03-01 洛阳双瑞特种装备有限公司 竖向加载方式测量橡胶支座水平性能的试验装置及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741722A (en) * 1984-05-14 1988-05-03 Klaus Federn Torsionally rigid, elastically flexible shaft coupling
JP2002039309A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Mitsutoyo Corp 摩擦駆動装置の設計方法および摩擦駆動装置
CN101372843A (zh) * 2008-10-23 2009-02-25 同济大学 摩擦型有限跷动减震柱
CN201622203U (zh) * 2010-03-30 2010-11-03 葛洲坝集团试验检测有限公司 橡胶支座抗剪弹性模量试验用摩擦板
CN105954103A (zh) * 2016-06-23 2016-09-21 长沙理工大学 路面材料拉伸、压缩、弯拉回弹模量同步测试装置及方法
CN106018097A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 济南三越测试仪器有限公司 微机控制电液伺服压剪试验机
US20180031457A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Shandong University Of Science And Technology Shear test device and test method of rock mass discontinuities under constant normal stiffness condition
CN108562501A (zh) * 2018-03-06 2018-09-21 长安大学 一种适用于隧道内岩土体原位直剪试验装置及方法
CN108593391A (zh) * 2018-07-23 2018-09-28 四川正达检测技术有限责任公司 一种工程土工承载比试件的成型方法
CN109163985A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 三峡大学 一种测试岩样抗剪强度和长期蠕变变形的原位测试装置及方法
CN110208114A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 中国矿业大学 一种用于模拟动力接触问题的界面振动单剪试验装置及方法
CN210014976U (zh) * 2019-05-20 2020-02-04 四川正达检测技术有限责任公司 落锤式弯沉仪自动对点器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741722A (en) * 1984-05-14 1988-05-03 Klaus Federn Torsionally rigid, elastically flexible shaft coupling
JP2002039309A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Mitsutoyo Corp 摩擦駆動装置の設計方法および摩擦駆動装置
CN101372843A (zh) * 2008-10-23 2009-02-25 同济大学 摩擦型有限跷动减震柱
CN201622203U (zh) * 2010-03-30 2010-11-03 葛洲坝集团试验检测有限公司 橡胶支座抗剪弹性模量试验用摩擦板
CN106018097A (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 济南三越测试仪器有限公司 微机控制电液伺服压剪试验机
CN105954103A (zh) * 2016-06-23 2016-09-21 长沙理工大学 路面材料拉伸、压缩、弯拉回弹模量同步测试装置及方法
US20180031457A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Shandong University Of Science And Technology Shear test device and test method of rock mass discontinuities under constant normal stiffness condition
CN108562501A (zh) * 2018-03-06 2018-09-21 长安大学 一种适用于隧道内岩土体原位直剪试验装置及方法
CN108593391A (zh) * 2018-07-23 2018-09-28 四川正达检测技术有限责任公司 一种工程土工承载比试件的成型方法
CN109163985A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 三峡大学 一种测试岩样抗剪强度和长期蠕变变形的原位测试装置及方法
CN210014976U (zh) * 2019-05-20 2020-02-04 四川正达检测技术有限责任公司 落锤式弯沉仪自动对点器
CN110208114A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 中国矿业大学 一种用于模拟动力接触问题的界面振动单剪试验装置及方法

Non-Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FABIOMAZZA: "Seismic demand of base-isolated irregular structures subjected to pulse-type earthquakes", 《SOIL DYNAMICS AND EARTHQUAKE ENGINEERING》 *
JISHI ZHANG 等: "Synergistic effects of anaerobic digestion from sewage sludge with lime mud", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 *
NAILIANGXIANG 等: "Experimental and numerical study on seismic sliding mechanism of laminated-rubber bearings", 《ENGINEERING STRUCTURES》 *
中华人民共和国交通运输部: "《JT/T 4-2019 公路桥梁板式橡胶支座》", 30 May 2019 *
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会: "《GB/T 20688.1-2007橡胶支座 第1部分: 隔震橡胶支座试验方法》", 14 May 2007 *
庄学真 等: "隔震支座检测设备中一种新型滚动导轨性能研究", 《哈尔滨建筑大学学报》 *
李冰: "板式橡胶支座压剪性能试验研究", 《黑龙江工程学院学报》 *
李昌荣: "抗横移板式橡胶支座力学性能实验研究及数值分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
林佳 等: "盆式支座的试验研究", 《重庆建筑》 *
郑鹏伟: "掘进巷道迎头防护网技术的推广应用", 《中小企业管理与科技(下旬刊)》 *
陈列 等: "《桥梁减隔震技术》", 30 November 2014, 中国铁道出版社 *
陈彦江 等: "桥梁高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究", 《振动与冲击》 *
魏陆顺 等: "隔震橡胶支座试验技术探讨", 《广州大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113984548A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 绍兴文理学院 一种用于模拟岩石软弱面失稳过程的双剪试验装置及方法
CN113984548B (zh) * 2021-10-27 2024-08-02 绍兴文理学院 一种用于模拟岩石软弱面失稳过程的双剪试验装置及方法
CN114112630A (zh) * 2021-11-17 2022-03-01 洛阳双瑞特种装备有限公司 竖向加载方式测量橡胶支座水平性能的试验装置及方法
CN114112630B (zh) * 2021-11-17 2023-09-15 中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司 竖向加载方式测量橡胶支座水平性能的试验装置及方法

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