李紅升

(1.中鐵橋隧技術(shù)有限公司 南京市 210061; 2.中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司 武漢市 430050)

0 引言

公路橋梁板式橡膠支座是連接橋梁上下部結(jié)構(gòu)的重要部件，主要功能是將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力可靠地傳遞給墩臺，并同時能適應(yīng)梁體結(jié)構(gòu)的變形(水平位移及轉(zhuǎn)角)?？辜魪椥阅Ａ孔鳛樵u價支座水平變形性能的重要指標(biāo)，很大程度上反映了支座的質(zhì)量。橡膠支座抗剪彈性模量檢測時，受多方面因素影響，單一的檢測值并不能充分表征抗剪彈性模量的真值，真值在一定概率上分布于檢測值與測量不確定度組成的區(qū)間內(nèi)。為提高檢測結(jié)果的可靠性，以圓形板式橡膠支座為例，分析了不確定度來源，對試驗(yàn)室環(huán)境和測量設(shè)備等因素引入的不確定度進(jìn)行了評定。

1 檢測概述

1.1 檢測對象

檢測對象為GYZ 250×63型普通圓形板式橡膠支座，直徑250mm，總厚度63mm。上下膠層厚度均為2.5mm，中間膠層數(shù)5層，厚度8mm，膠層總厚度45mm。鋼板層數(shù)6層，鋼板厚3mm。

1.2 檢測方法

將橡膠支座及中間鋼拉板按雙剪組合配置，確保試樣、中間鋼拉板的對稱軸與試驗(yàn)機(jī)承載板中心軸在同一垂直面上，精度小于1%的試件短邊尺寸，如圖1所示。試件安裝完成后，按《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T 4—2019)中的試驗(yàn)步驟進(jìn)行預(yù)加載和正式加載[1]。

圖1 剪切試驗(yàn)示意

2 測量模型

依據(jù)《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T 4—2019)規(guī)定，橡膠支座抗剪彈性模量按下式計算：

(1)

式中：G1為支座實(shí)測抗剪彈性模量；τ1.0、γ1.0為1.0MPa級試驗(yàn)荷載作用下的剪應(yīng)力和累積剪切應(yīng)變；τ0.3、γ0.3為0.3MPa級試驗(yàn)荷載作用下的剪應(yīng)力和累積剪切應(yīng)變。

各級試驗(yàn)荷載作用下，試樣累積剪切應(yīng)變計算式：

(2)

式中：Δs為各級水平荷載下位移傳感器測得的試樣累積水平剪切變形；te為橡膠層總厚度。

由式(1)、式(2)導(dǎo)出測量模型：

(3)

式中：A為支座的有效承壓面積；F1.0、Δs1.0為1.0MPa級試驗(yàn)荷載下的水平力和位移傳感器測得的試樣累積水平剪切變形；F0.3、Δs 0.3為0.3MPa級試驗(yàn)荷載下的水平力和位移傳感器測得的試樣累積水平剪切變形。

筆者就重慶市涪陵區(qū)江東畜牧獸醫(yī)站，在多年從事獸醫(yī)工作期間對犬細(xì)小病毒感染病犬進(jìn)行了流行病學(xué)調(diào)查和臨床綜合治療，共計收治300例，其中疑似犬細(xì)小病毒病100例，確診60例，死亡12例，治愈48例。并對當(dāng)?shù)貐^(qū)犬細(xì)小病毒病的流行情況進(jìn)行了調(diào)查，經(jīng)調(diào)查整理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析。流行病學(xué)調(diào)查持續(xù)期為一個季度，發(fā)病高峰出現(xiàn)在4月。通過調(diào)查，犬細(xì)小病毒病發(fā)病率60.00%，致死率12.00%。現(xiàn)將本病的流行情況及臨床綜合防治進(jìn)行了總結(jié)。

設(shè)1.0MPa與0.3MPa試驗(yàn)荷載下的水平力差值與剪切變形差值為ΔF與Δs，則有測量模型：

(4)

3 不確定度來源

根據(jù)支座抗剪彈性模量的測量模型，分析不確定度主要來源有：試驗(yàn)室環(huán)境；試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)；試驗(yàn)機(jī)位移測量系統(tǒng)；支座膠層總厚度；支座有效承壓面積[2]。

4 測量不確定度的分項評定

4.1 試驗(yàn)室環(huán)境引入的不確定度

采用相同檢測設(shè)備和方法，在滿足規(guī)范要求的環(huán)境條件(23℃±5℃)下，對同一對試件的抗剪彈性模量進(jìn)行n次測量(n不小于10)，計算試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(xk)，見表1。

表1 不同環(huán)境條件抗剪彈性模量試驗(yàn)結(jié)果 MPa

4.2 試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)引入的不確定度

4.3 試驗(yàn)機(jī)位移測量系統(tǒng)引入的不確定度

根據(jù)設(shè)備校準(zhǔn)報告，位移計的擴(kuò)展不確定度U=0.03mm，包含因子k=2，位移計的不確定度：

以2支位移計測量結(jié)果的平均值作為剪切變形結(jié)果，合成不確定度：

表2 板式支座抗剪彈性模量測試記錄

4.4 膠層總厚度測量引入的不確定度

4.5 支座承壓面積測量引入的不確定度

5 合成不確定度

各不確定度來源的分項評定結(jié)果如表3。

表3 各不確定度來源的分項評定結(jié)果

依據(jù)分項評定結(jié)果，計算抗剪彈性模量的合成不確定度：

urel(G)=

=1.50×10-2

當(dāng)置信水平為95%時[4]，包含因子k=2，抗剪彈性模量的相對擴(kuò)展不確定度urel(G)=2×1.50×10-2=3.00×10-2。

6 不確定度的應(yīng)用

根據(jù)規(guī)范允許值和擴(kuò)展不確定度u，將檢測結(jié)果的分布范圍劃分為：合格區(qū)、不合格區(qū)和待定區(qū)[5]，如圖2和表4所示。LSL(Lower Specification Limit)、USL(Upper Specification Limit)代表規(guī)范允許值的下限和上限。

圖2 合格區(qū)、待定區(qū)、不合格區(qū)示意

以擴(kuò)展不確定度uG=3.00×10-2和規(guī)范允許值LSL=0.85、USL=1.15為例，抗剪彈性模量的合格區(qū)、待定區(qū)、不合格區(qū)如表4。

表4 抗剪彈性模量合格區(qū)、待定區(qū)、不合格區(qū)范圍 MPa

當(dāng)抗剪彈性模量檢測結(jié)果位于待定區(qū)以外時，可直接判定結(jié)果是否合格；當(dāng)結(jié)果位于待定區(qū)以內(nèi)時，不能簡單的判定結(jié)果是否合格，應(yīng)同時報告測量值和不確定度。為提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，可對樣品進(jìn)行多次重復(fù)測試，計算出所有測值的平均值和平均值的不確定度，按上述方法重新判定。由于平均值的測量不確定度更小，待定區(qū)的范圍相應(yīng)縮小，能進(jìn)一步提高檢測準(zhǔn)確度，降低誤判率。

7 結(jié)語

通過對試驗(yàn)室環(huán)境、試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)、試驗(yàn)機(jī)位移測量系統(tǒng)、膠層總厚度和支座有效承壓面積五個影響抗剪彈性模量測量不確定度的因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)室環(huán)境對不確定度的影響程度最大、試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)次之、承壓面積影響最小。通過評定計算，明確了板式橡膠支座抗剪彈性模量測定值合格區(qū)、待定區(qū)、不合格區(qū)確定方式以及結(jié)果位于待定區(qū)的處置措施，有助于對檢測結(jié)果做出合理評價。