一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置及实验方法与流程

本发明属于实验装置技术领域，具体的讲涉及一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置及实验方法。

背景技术：

板式橡胶支座是由多层橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的一种桥梁支座产品。该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，能将上部构造的压力可靠地传递给墩台，并且具有良好的弹性以适应梁端的转动，更重要的是，其应该具有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移。

因为板式橡胶支座安装在桥梁支座后，使用过程中持续不断的受到各种力的影响发生形状变化。通常无法及时观测板式橡胶支座在使用后各阶段的变化情况，也就得不到性能变化的规律。为及时了解和掌握板式橡胶支座在不同工况及环境条件下的变化情况，寻求性能变化趋势和规律，做好产品质量的预防改进，对板式橡胶支座投产前进行性能试验，特别是对压剪变形性能检测非常必要。

常规的实验设备比如压力机，可以实现板式橡胶支座受压时产生剪切变形，但普通试验机没有环境试验箱，不能反映板式橡胶支座不同环境的压剪受力持续状态，因此得到了实验数据不能真实反映板式橡胶支座的性能指标。若增加环境试验箱，则成本大幅增加，且长期占用试验机，容易造成资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种客观真实的模拟板式橡胶支座受到压剪持续状态，能够直观准确得到各个时段压剪变形程度的新型压剪模拟实验装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置，其特征在于：包括具有多个导向螺杆的夹板机构，所述导向螺杆端部设置锁定螺母，所述夹板机构内设置由中座板和不锈钢板构成的摩擦副，所述夹板机构将板式橡胶支座与所述摩擦副压紧并用锁定螺母锁紧，所述中座板具有与板式橡胶支座接触的粗糙面，所述夹板机构侧部设置具有推挤螺杆的挡板，所述推挤螺杆用于推动所述中座板滑动，位于所述推挤螺杆上的旋紧螺母与所述挡板拧紧后从而模拟板式橡胶支座受到压剪的持续状态。

构成上述一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的附加技术特征还包括：

——所述夹板机构包括上压板和下压板，所述导向螺杆均匀布置在所述上压板和下压板边缘并贯穿设置在导向孔内，所述导向螺杆的螺帽与所述上压板之间套装弹簧垫片，所述导向螺杆的锁定螺母与所述下压板拧紧；

——所述上压板和推进螺杆均由电机或动力缸带动且连接处设置压力传感器；

——所述中座板与板式橡胶支座接触的粗糙面的粗糙度大于ra25；

——所述中座板与不锈钢板之间设置由改性超高分子量聚乙烯构成的耐磨板。

本法明还提供了利用上述实验装置进行板式橡胶支座的压剪模拟实验的方法，主要步骤包括：

步骤一，将板式橡胶支座承受最大承压力时产生的最大剪切变形量设为x，将板座剪切变形量在以x至-x为正向的范围内划分为n个级别；

步骤二，使用试验装置使板式橡胶支座保持所调变形量，在不同环境下进行模拟试验，并观测、拍照、记录。

构成所述实验方法的一个具体的实验周期为：

a)调整变形量至x，置于＋60℃老化箱15d，取出观测拍照记录；

b)将变形量正向减少一个级别，置于室外15d，每天观测拍照记录；

c)将变形量正向继续减少级别，在每一个级别上分别进行以下操作：置于室外1个月，每天观测拍照记录；

d)至调整变形量为-x，置于-40℃低温箱15d，取出观测拍照记录；

e)将变形量反向增加一个级别，置于室外15d，每天观测拍照记录；

f)将变形量反向继续增加级别，在每一个级别上分别进行以下操作：置于室外1个月，每天观测拍照记录；

g)调整变形量至x，完成一个循环。

本发明所提供的一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置同现有技术相比，具有以下优点：由于该压剪模拟实验装置包括通过导向螺杆运动的夹板机构，并且在夹板机构设置由中座板和不锈钢板构成的摩擦副，夹板机构将板式橡胶支座与摩擦副压紧并用锁定螺母锁紧，其侧部的推挤螺杆推动中座板滑动，旋紧螺母与挡板拧紧后模拟板式橡胶支座受到压剪的持续状态，该结构简单紧凑，内部施力元件布局合理，可以真实模拟板式橡胶支座实际受到压剪的状况，也可以直观的得到其发生变形的各个阶段的程度，为分析二者关系和改进产品质量提供了准确的参考依据；其二，利用上述实验装置进行板式橡胶支座的压剪实验，在一个实验周期内，能客观真实的模拟板式橡胶支座的使用状态，包括受到压力和剪切作用在不同时间阶段、不同环境下的各项物理性能，比如弹性变形、抗压效果等实验数据，具有操作便捷直观，实验结果真实准确的优点。

附图说明

图1为本发明一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1，为本发明所提供的一种板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的结构示意图。构成该板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的结构包括具有多个导向螺杆11的夹板机构2，导向螺杆11端部设置锁定螺母12，夹板机构2内设置由中座板31和不锈钢板32构成的摩擦副3，夹板机构2将板式橡胶支座a与摩擦副3压紧并用锁定螺母12锁紧，中座板31具有与板式橡胶支座a接触的粗糙面310，夹板机构2侧部设置具有推挤螺杆41的挡板42，推挤螺杆41用于推动中座板31滑动，位于推挤螺杆41上的旋紧螺母43与挡板42拧紧后从而模拟板式橡胶支座a受到压剪的持续状态。

其工作原理为：该装置的夹板机构2打开，将待检测的板式橡胶支座a放置于摩擦副3上，闭合夹板机构2将板式橡胶支座a与摩擦副3压紧并用锁定螺母12锁紧，由于摩擦副3的中座板31与板式橡胶支座接触的粗糙面310，使得中座板31可以相对不锈钢板滑动，而与板式橡胶支座a的接触面保持不动，位于夹板机构2侧部的推挤螺杆41推动中座板31滑动，位于推挤螺杆41上的旋紧螺母43与挡板42拧紧后从而模拟板式橡胶支座a受到压剪的持续状态。

在构成上述板式橡胶支座的压剪模拟实验装置的结构中，

——为了保证夹板机构2的运行稳定，上述夹板机构2包括上压板21和下压板22，导向螺杆11均匀布置在上压板21和下压板22边缘并贯穿设置在导向孔内，即上压板21和下压板22的开合受到导向螺杆11的制约，导向螺杆11的锁定螺母12与下压板22拧紧，为板式橡胶支座a提供了稳定持续的压力，真实模拟其在桥梁内使用受压状态，由于压剪变形需要较长的实验时间，为防止锁定螺母12松动，在压紧导向螺杆11的螺帽与上压板21之间套装弹簧垫片13；

——优选地，上述上压板21和推挤螺杆41均由电机或动力缸51带动且连接处设置压力传感器52，提高了实验运行效率，客观及时的得到和记录压力变化的数据，该实验装置还可以增加其他传感元件，比如温度传感器、计时器等，其与压力传感器52、电机或动力缸51都可以连接到单片机上，由单片机实时记录各个实验阶段的运行参数；

——为增加中座板31与板式橡胶支座a的摩擦力，上述中座板31与板式橡胶支座a接触的粗糙面310的表面粗糙度大于ra25，防止中座板31在不锈钢板32上滑动时板式橡胶支座a也随之运动，提高了剪切变形的模拟效果，为了增强粗糙效果，还可以对中座板31上表面进行加工，使之成为凹凸不平的麻面；

——为保证摩擦副3的运行安全，上述中座板31与不锈钢板32之间设置由改性超高分子量聚乙烯构成的耐磨板33，在为板式橡胶支座提供足够的压力的同时，提高中座板31滑动的稳定性，延长实验装置的使用寿命。

本发明还提供了一种利用上述实验装置进行板式橡胶支座压剪实验的方法，主要过程是：

首先，将板式橡胶支座a承受最大承压力时产生的最大剪切变形量设为x，x根据具体产品标准做相应的限定，在本实施例中，以φ200×42mm的圆形板式橡胶支座为实验测试对象，将其最大剪切变形量x设定为17.5mm，并划分为x、5x/7、3x/7、x/7、-x/7、-3x/7、-5x/7、-x八个级别；

其次，使用上述试验装置使板式橡胶支座保持所调的变形量级别，在不同环境下进行模拟试验，并观测、拍照、记录。

对于φ200×42mm的圆形板式橡胶支座，一个具体的实验周期为：

a)调整变形量至17.5mm——置于＋60℃老化箱15d——取出观测拍照记录；

b)调整变形量至12.5mm——置于室外15d——每天观测拍照记录；

c)调整变形量至7.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

d)调整变形量至2.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

e)调整变形量至-2.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

f)调整变形量至-7.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

g)调整变形量至-12.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

h)调整变形量至-17.5mm——置于-40℃低温箱15d——取出观测拍照记录；

i)调整变形量至-12.5mm——置于室外15d——每天观测拍照记录；

j)调整变形量至-7.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

k)调整变形量至-2.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

l)调整变形量至2.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

m)调整变形量至7.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

n)调整变形量至12.5mm——置于室外1个月——每天观测拍照记录；

o)调整变形量至17.5mm，完成一个循环。

根据上述试验能够客观真实的模拟出规格为φ200×42mm圆形板式橡胶支座的使用状态，包括受到压力和剪切作用在不同时间阶段、不同环境下的各项物理性能，比如弹性变形、抗压效果等实验数据，该实验具有操作便捷直观、实验结果真实准确的优点；为分析和改进该产品的质量提供了准确的参考依据。