一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法技术方案

本发明专利技术涉及检测技术领域，尤其涉及一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法，包括以下步骤：利用单剪法对线弹性支座进行水平剪切力测量；获取线弹性支座受剪力

【技术实现步骤摘要】
一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法


[0001]本专利技术涉及检测
，尤其涉及一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法
。

技术介绍

[0002]建筑隔震技术是在建筑物基础或下部与上部结构之间设置由隔震器
(
橡胶隔震支座
、
弹性滑板支座
、
摩擦摆支座
)、
阻尼装置等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递
,
减少输入到上部结构的地震能量
,
同时延长上部结构的自振周期
,
降低上部结构的地震反应，达到预期的抗震防震要求，使建筑物的安全得到更可靠的保证
。
国内外大量试验和工程经验表明
:
隔震技术能有效降低结构的水平地震作用，特别是在罕遇地震作用下隔震效果更好，上部结构的地震反应一般仅相当于不隔震时的
20
％
‑
50
％
。
隔震体系能实现建筑结构自身非结构构件和建筑物内部设施“三保护”，确保震后建筑物无需修复，即可继续使用
。
[0003]目前进行隔震支座检测的设备为动态压剪机，主要组成部分如图1所示，竖向作动器进行竖向加压，模拟施加到隔震支座上整个建筑的自重，目前国内该设备的竖向荷载在
20000kN
～
40000kN
居多，水平作动器使支座受剪，模拟地震力的作用循环往复加载
。
试验过程中水平作动器推动下加载板运动，由于运动体带有滑动或滚动装置，将会产生摩擦力，且该处摩擦系数会随着竖向荷载的变化而变化
。
水平传感器记录的力为摩擦力和实际剪力之和
。
由于支座的竖向压应力一般为
12MPa
或
15MPa
，所以该处的摩擦力不容忽视
。
[0004]GB/T 20688.1
‑
2007
中规定了水平剪切性能的两种试验方法，分别为单剪法和双剪法，并建议优先采用单剪试验方法
。
采用单剪试验方法可以直接在该动态压剪机的基础上进行测试，但是单剪法中就必须考虑摩擦力对剪力的修正，如图1所示
。
该标准附录
E
中给出了考虑摩擦力修正的测试方法，该方法需要在图1的压剪试验装置的基础上附加作动器和摩擦力传感器，且要求上下滑动或滚动装置的摩擦性能应相同，如图2所示
。
测定方法具体为：
1)
锁定压剪装置的水平作动器；
2)
对试件施加指定的竖向压力；
3)
驱动附加作动器，这样的修正方法执行难度较大，绝大多数的设备不会设置上下两层滑动或滚动装置，也没有附加作动器和摩擦力传感器，设备成本高且很难改造
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：现有的采用在压剪试验装置的基础上附加作动器和摩擦力传感器，以测试支座剪切性能的摩擦力修正方法，执行难度较大，成本较大
。
[0006]为此，本专利技术提供一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法
。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法，包括以下步骤：
[0009]利用单剪法对线弹性支座进行水平剪切力测量；
[0010]获取线弹性支座受剪力
、
系统摩擦力作用下的滞回曲线；
[0011]分析单剪法中水平作动缸作用在支座上，水平作动缸加载到位移最大值，支座更
换方向时的受力状态，根据支座更换方向时的受到的摩擦力以及施加在支座上的竖向载荷计算设备摩擦系数
、
系统摩擦力
。
[0012]通过采用上述技术方案，本专利技术采用单剪法对支座水平剪切性能进行测试，并利用天然橡胶支座本身的线弹性力学行为特点，结合支座受力状态和滞回曲线上表现出的线弹性力学行为特点，分析计算系统摩擦系数，从而实现系统摩擦力的计算，从而对支座剪切性能进行摩擦力修正，利用天然橡胶支座本身的线弹性力学行为及单剪法，无需对设备进行改造，就可测出该设备的摩擦力，可操作性强，降低成本
。
[0013]进一步地，在循环加载过程中，水平作动缸在一个方向加载到位移最大值时更换方向运动，由于滑动或滚动摩擦力和运动方向相反，在换向的瞬间，摩擦力也会瞬间更换方向，则换向瞬间支座受到的对应的水平荷载减去上一个换向瞬间支座受到的对应的水平荷载为摩擦力的2倍
。
[0014]进一步地，以循环加载过程中，第一次换向点为点
A
，第二次换向点为点
B
，点
A
处换向时前一时刻受到的水平载荷为
F
A1
,
后一时刻的水平载荷为
F
A2
，点
B
处换向时前一时刻受到的水平载荷为
F
B3
,
后一时刻的水平载荷为
F
B4
，摩擦系数按下式计算：
F
为施加在支座上的竖向载荷
。
[0015]进一步地，考虑摩擦力对剪力的修正按下式计算：
F
r
＝
μ
F
，
Q
＝
Q
a
‑
F
r
式中：
μ
为设备摩擦系数，
Q
为实际剪力，其单位为
kN
；
Q
a
为单剪法中力传感器检测到的包含摩擦力的剪力值，其单位为
kN
；
F
r
为摩擦力，其单位为
kN。
[0016]进一步地，单剪法测试完成后，利用双剪法测量支座的水平剪切性能，对计算得出的摩擦系数的准确性进行验证
。
[0017]进一步地，将单剪法测试橡胶支座水平剪切性能得到的滞回曲线减去系统摩擦力，得到对比曲线，将对比曲线与双剪法测量后得到的滞回曲线进行对照，对比曲线与双剪法测量后得到的滞回曲线相符，表示摩擦系数验证成功
。
[0018]进一步地，对不同直径的支座进行测试，可获得不同竖向荷载下的摩擦力，得出摩擦系数随竖向荷载的变化规律，拟合出摩擦系数关于竖向载荷的变化公式
。
[0019]通过采用上述技术方案，得到摩擦系数与竖向载荷相关的变化规律曲线后，可以通过插值法得到任意竖向荷载下的摩擦系数，可应用于各类隔震支座如铅芯橡胶支座
、
弹性滑板支座
、
摩擦摆支座的水平剪切性能检测结果修正
。
[0020]进一步地，所述支座为天然橡胶支座
。
[0021]本专利技术的有益效果是，本专利技术采用单剪法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：利用单剪法对线弹性支座进行水平剪切力测量；获取线弹性支座受剪力
、
系统摩擦力作用下的滞回曲线；分析单剪法中水平作动缸作用在支座上，水平作动缸加载到位移最大值，支座更换方向时的受力状态，根据支座更换方向时的受到的摩擦力以及施加在支座上的竖向载荷计算设备摩擦系数
、
系统摩擦力
。2.
根据权利要求1所述的隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法，其特征在于，在循环加载过程中，水平作动缸在一个方向加载到位移最大值时更换方向运动，由于滑动或滚动摩擦力和运动方向相反，在换向的瞬间，摩擦力也会瞬间更换方向，则换向瞬间支座受到的对应的水平荷载减去上一个换向瞬间支座受到的对应的水平荷载为摩擦力的2倍
。3.
根据权利要求2所述的隔震支座检测用动态压剪机系统摩擦系数测量方法，其特征在于，以循环加载过程中，第一次换向点为点
A
，第二次换向点为点
B
，点
A
处换向时前一时刻受到的水平载荷为
F
A1
,
后一时刻的水平载荷为
F
A2
，点
B
处换向时前一时刻受到的水平载荷为
F
B3
,
后一时刻的水平载荷为
F
B4
，摩擦系数按下式计算：
F
为施加在支座上的竖向载荷
。4.
根据权利要求3所述的隔震支座检测用动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙茹茹，王义川，崔文华，李华，王智志，
申请(专利权)人：常州市建筑科学研究院集团股份有限公司溧阳分公司，
类型：发明
国别省市：