唐山氯丁橡胶支座在冻融环境下的实验结果

板式橡胶支座由多层均匀分布的橡胶与钢板粘接叠合而成，是重要的承力和抗震减振装置，其质量直接影响支座的作用功能、安全可靠度和使用寿命。针对板式橡胶支座耐久性的研究已有较多[12]，Kalpakidis与杜永峰[35]等对高温下叠层橡胶支座的受力性能进行研究;Takenaka[6]对叠层橡胶支座的热力学性能进行了实验研究;由世岐等[7]对低温环境下叠层橡胶支座变形特性进行研究;吴波等[8]对隔震橡胶支座防火性能进行了研究;Gu等[911]对桥梁天然橡胶支座的老化性能进行了研究;李慧等[12]进行了-20～-50℃寒冷环境下的隔震叠层橡胶支座的性能试验。许冬华等[13]研究表明氯丁橡胶在低于10℃时开始出现轻微结晶现象，低于0℃时，结晶现象加剧，橡胶变硬，硬度和定伸应力的增大，影响支座的弹性模量，温度继续降低，这种现象更加明显[13]。在世界的温带及寒带地区，气温变化较大，在这种环境下，公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响。迄今关于氯丁橡胶支座在冻融循环下的耐久性研究十分匮乏。因此对桥梁板式氯丁橡胶支座进行冻融循环处理，而后对其进行轴心受压试验，研究其受压性能，并利用最小二乘法给出相关的衰减曲线和衰减模型。

　根据《军用设备气候极值》(GJB1172.11-91)[15]数据及统计温带地区在冬季的最高及最低平均气温显示，中国东北、华北及西北地区(除青海)的平均年冻融循环日数一般为60～130 d，实际冬季的昼夜温差约为12℃，而实验的温差为35℃，因此1次快速冻融循环约为实际1次冻融循环的3倍，此时25、50、75、100次冻融循环大约为实际的1、2、3、4 a的冻融情况，将极限抗压强度的数据通过曲线拟合成50 a氯丁橡胶支座的极限抗压强度，采用最小二乘法进行处理，其拟合曲线如图8所示。

　　1)经过冻融循环处理的氯丁橡胶支座的破坏情况比标准试件严重，且循环次数越多，裂缝越大，钢板外露情况越明显，层状破坏越严重。

　　2)氯丁橡胶支座的弹性阶段随冻融循环增加而缩短，经过处理的试件的极限承载力较标准试件低，极限承载力随冻融循环次数增加而降低。

　　3)冻融循环处理的试件的极限抗压强度小于标准试件，且随着冻融循环次数的增加，极限抗压强度逐渐降低，采用最小二乘法对数据进行拟合，得出的50 a的衰减模型符合实际情况。

　　4)氯丁橡胶支座的竖向刚度受冻融循环影响，经过冻融循环处理试件的竖向刚度低于标准试件。

　　5)冻融循环对氯丁橡胶支座的抗压弹性模量影响较大，采用最小二乘法对数据进行拟合，得出的50 a的衰减模型符合实际情况。

　　6)冻融循环后，公路桥梁板式氯丁橡胶支座的各项力学性能指标显著降低，已无法满足实际工程需求，因此应严格控制公路桥梁板式氯丁橡胶支座的温度适用范围，并建议提高其最低适用温度，在寒冷地区尽量采用天然橡胶支座。