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武漢氯丁橡膠支座在凍融環(huán)境下的實驗結(jié)果

板式橡膠支座由多層均勻分布的橡膠與鋼板粘接疊合而成，是重要的承力和抗震減振裝置，其質(zhì)量直接影響支座的作用功能、安全可靠度和使用壽命。針對板式橡膠支座耐久性的研究已有較多[12]，Kalpakidis與杜永峰[35]等對高溫下疊層橡膠支座的受力性能進(jìn)行研究;Takenaka[6]對疊層橡膠支座的熱力學(xué)性能進(jìn)行了實驗研究;由世岐等[7]對低溫環(huán)境下疊層橡膠支座變形特性進(jìn)行研究;吳波等[8]對隔震橡膠支座防火性能進(jìn)行了研究;Gu等[911]對橋梁天然橡膠支座的老化性能進(jìn)行了研究;李慧等[12]進(jìn)行了-20～-50℃寒冷環(huán)境下的隔震疊層橡膠支座的性能試驗。許冬華等[13]研究表明氯丁橡膠在低于10℃時開始出現(xiàn)輕微結(jié)晶現(xiàn)象，低于0℃時，結(jié)晶現(xiàn)象加劇，橡膠變硬，硬度和定伸應(yīng)力的增大，影響支座的彈性模量，溫度繼續(xù)降低，這種現(xiàn)象更加明顯[13]。在世界的溫帶及寒帶地區(qū)，氣溫變化較大，在這種環(huán)境下，公路橋梁橡膠支座比建筑橡膠支座更容易受到氣候的影響。迄今關(guān)于氯丁橡膠支座在凍融循環(huán)下的耐久性研究十分匱乏。因此對橋梁板式氯丁橡膠支座進(jìn)行凍融循環(huán)處理，而后對其進(jìn)行軸心受壓試驗，研究其受壓性能，并利用最小二乘法給出相關(guān)的衰減曲線和衰減模型。

　根據(jù)《軍用設(shè)備氣候極值》(GJB1172.11-91)[15]數(shù)據(jù)及統(tǒng)計溫帶地區(qū)在冬季的最高及最低平均氣溫顯示，中國東北、華北及西北地區(qū)(除青海)的平均年凍融循環(huán)日數(shù)一般為60～130 d，實際冬季的晝夜溫差約為12℃，而實驗的溫差為35℃，因此1次快速凍融循環(huán)約為實際1次凍融循環(huán)的3倍，此時25、50、75、100次凍融循環(huán)大約為實際的1、2、3、4 a的凍融情況，將極限抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)通過曲線擬合成50 a氯丁橡膠支座的極限抗壓強(qiáng)度，采用最小二乘法進(jìn)行處理，其擬合曲線如圖8所示。

　　1)經(jīng)過凍融循環(huán)處理的氯丁橡膠支座的破壞情況比標(biāo)準(zhǔn)試件嚴(yán)重，且循環(huán)次數(shù)越多，裂縫越大，鋼板外露情況越明顯，層狀破壞越嚴(yán)重。

　　2)氯丁橡膠支座的彈性階段隨凍融循環(huán)增加而縮短，經(jīng)過處理的試件的極限承載力較標(biāo)準(zhǔn)試件低，極限承載力隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而降低。

　　3)凍融循環(huán)處理的試件的極限抗壓強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)試件，且隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，極限抗壓強(qiáng)度逐漸降低，采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出的50 a的衰減模型符合實際情況。

　　4)氯丁橡膠支座的豎向剛度受凍融循環(huán)影響，經(jīng)過凍融循環(huán)處理試件的豎向剛度低于標(biāo)準(zhǔn)試件。

　　5)凍融循環(huán)對氯丁橡膠支座的抗壓彈性模量影響較大，采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出的50 a的衰減模型符合實際情況。

　　6)凍融循環(huán)后，公路橋梁板式氯丁橡膠支座的各項力學(xué)性能指標(biāo)顯著降低，已無法滿足實際工程需求，因此應(yīng)嚴(yán)格控制公路橋梁板式氯丁橡膠支座的溫度適用范圍，并建議提高其最低適用溫度，在寒冷地區(qū)盡量采用天然橡膠支座。