一种桥梁及建筑隔震装置用滑动材料摩擦性能评定方法与流程

本发明属于结构工程减隔震技术领域，更具体地，涉及一种滑动材料摩擦性能评定方法。

背景技术：
随着我国结构工程减隔震技术研究水平的不断提高，隔震装置在房屋建筑和桥梁工程上的应用也越来越多。大多数的隔震装置都是采用摩擦滑移的方式将地震或者其他振动能量转化为热能而耗散掉。其中，滑动材料是隔震装置发生摩擦滑移的核心元件，其摩擦性能直接决定了隔震装置的减震效果。目前，国内仅有的几种滑动材料都是沿用欧美国家的技术选型，并且国内现行的一些检测标准也都是基于这几种特定的滑动材料的例行检验，主要根据以下两个指标进行摩擦性能的评定：1)初始静摩擦力：在给定的竖向载荷下，输入特定位移和速率的三角波或斜波，使碟形被评定试样和滑动钢板发生相对运动，测得运动起始阶段的静摩擦系数；2)线磨耗率：在给定的竖向载荷下，输入特定位移和速率的简谐波，使碟形被评定试样和滑动钢板发生相对运动，达到规定的滑动距离后，根据试验前后被评定试样质量的变化计算出平均每公里被评定试样厚度的变化量。上述评定方法存在如下明显的缺陷：1)不能反映滑动材料在高速运动中的摩擦系数，而该指标是隔震装置等效阻尼比的重要设计参考依据；2)未考虑滑动材料的自身变形对被评定试样厚度变化的影响，依靠质量推算出厚度的变化与实际厚度测量值往往存在很大差异；3)未考虑温度和滑动速度对滑动材料的摩擦性能的影响，且不同材料的摩擦性能对温度和滑动速度的依赖性相差很大。

技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种桥梁及建筑隔震装置用滑动材料摩擦性能评定方法，其可以有效缩短评定周期，提高检测效率。为实现上述目的，按照本发明，提供了一种桥梁及建筑隔震装置用滑动材料摩擦性能评定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获得被评定材料的初始参数：搜集被评定材料的基本信息、理化性能检测值以及适用对象的设计参数值；S2：检测被评定材料的竖向承压性能：将被评定材料制成承压试样Ⅰ和承压试样Ⅱ，然后分别嵌入承压工装，并记录承压试样Ⅰ和承压试样Ⅱ的初始外露高度h1和h2，连续记录单个小时内承压试样外露高度的变化值，确定被评定材料的竖向承压能力是否满足设计极限承载力fk，若满足则进入步骤S3，否则被禁用淘汰；S3：检测非地震条件下的最大水平摩擦力：将被评定材料制成摩擦试样，并施加设计载荷，使摩擦试样与滑动钢板发生相对匀速直线滑动，测得摩擦试样在非地震条件下产生的最大水平静摩擦力，进而计算出最大水平静摩擦系数；若滑动过程连续平缓且实测最大水平静摩擦系数小于或等于参考设计值，则进入步骤S4，否则被评定材料被禁用淘汰；S4：进行摩擦特性试验：在不同的竖向载荷下，使由被评定材料制成的摩擦试样与滑动钢板发生相对简谐运动，测得摩擦试样的平均静摩擦系数和平均动摩擦系数，并绘制“摩擦系数-竖向载荷”和“摩擦系数-速率”关系曲线，若实测摩擦系数值符合设计要求，则进入步骤S5，否则被评定材料被禁用淘汰；S5：进行长程摩擦试验：测得由被评定材料制成的摩擦试样的平均静摩擦系数和平均动摩擦系数；若实测值符合设计要求且试验结束后摩擦试样厚度的变化量不超过初始厚度的20％，则被评定材料判定为合格，否则被评定材料被禁用淘汰。优选地，步骤S2的具体过程如下：在35℃下对承压试样Ⅰ施加压力fk，在48℃下对承压试样Ⅱ施加压力0.7fk，其中fk不超过180MPa，连续记录每个小时内承压试样Ⅰ和承压试样Ⅱ的外露高度的变化量Δht1和Δht2，若两组承压试样分别在第N1或第N2个小时内外露高度的变化率Δht1/h1和Δht2/h2均小于0.5‰，则认为承压试样的竖向变形趋于终止，同时两组承压试样的外露高度总变化量Δh1和Δh2均不超过其初始厚度值的20％，则确定被评定材料的竖向承压能力满足设计要求，其中N1、N2均为正整数且均小于等于48。优选地，步骤S3所述施加设计载荷为0.33fk，保压30分钟后，以υ≤0.1mm/s的速率做匀速直线运动，持续1分钟，试验温度为21±2℃。优选地，步骤S4所述施加的不同竖向载荷分别为0.33fk、0.17fk和0.08fk，其中fk为步骤S2中确定的被评定材料的竖向压力值。优选地，步骤S4所述简谐波的峰值速率Vm根据下列关系式确定：Vm＝2π×f×d，式中，f为输入的简谐波的频率，d为输入简谐波曲线运动的最大位移，并且4mm≤d≤10mm。优选地，步骤S4所述简谐波曲线运动循环次数P≤20且P为正整数。优选地，步骤S4试验设备的额定工作速率小于步骤S1所述适用对象的设计速率时，所述试验速率可选择为0.01V0，0.1V0，0.5V0，1.0V0，其中V0为试验设备的额定工作速率，然后根据公式μ＝f1-(f1-f2)e-αVm拟合计算得到对应设计速率下的静摩擦系数μst′和动摩擦系数μdyn′，其中f1为最大动摩擦系数值，f2为最小动摩擦系数值，α为相关因子，Vm为峰值速率；然后再将所得设计速率下的静摩擦系数μst′代入公式F＝μW，可得地震条件下最大静摩擦力F，其中W为步骤S1所述适用对象在地震条件下的设计承载力，若F不大于步骤S1所述适用对象在地震条件下的设计水平力F0且μdyn′不超过设计值的±20％，则判定被评定材料满足设计要求。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得...