[发明专利]一种桥梁橡胶支座的性能监测方法

权利要求书

1.一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:计算橡胶支座理论水平刚度，根据桥梁结构数据和支座材料数据计算出橡胶支座理论水平刚度；

S2:计算橡胶支座摩擦滑移后水平刚度，根据支座产品试验数据计算出橡胶支座的临界水平刚度；

S3:计算橡胶支座刚度系数指标，根据监测到大气温度变化和支座相对位移变化计算出橡胶支座刚度系数指标；

S4:对比理论范围与指标数值，并对橡胶支座性能进行评价；

S5:辅助养护优先级决策。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，所述S1中，计算橡胶支座理论水平刚度的方法为：

K₁＝GA/t，

式中，G由橡胶支座本身材料确定，A为支座与主梁的接触面积，t为橡胶支座橡胶层的总高度。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，所述S2中，橡胶支座发生摩擦滑移后水平刚度大幅减小，满足水平剪力超过临界摩擦力的条件,橡胶支座的水平摩擦力如下式所示：

F_max＝μN,

式中，μ为滑动摩擦系数，N为支座所承担的竖向作用力；

在发生摩擦滑移后，橡胶座水平刚度满足下式：

K₂＝μN/x_y，

式中，x_y为临界相对位移。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，所述S3中，包括步骤S301，

可用线性关系描述水平剪力与相对位移的关系，如公式所示：

F(x)＝kx

式中，k为橡胶支座的等效剪切刚度，x为橡胶上部结构与墩顶的相对位移。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，所述S3中，还包括步骤S302，水平剪力的来源主要为横荷载、动荷载、环境温度变化、混凝土收缩徐变作用，如公式所示：

F(x)＝F_D+F_L+F_T+F_C

在实际工程中，桥梁健康监测系统通常是在桥梁结构修建完成后安装的此时恒载与收缩徐变作用已完成，后期安装的传感器无法测量因其产生的相对位移，因此相对位移仅收温度与交通荷载作用下的水平剪切力影响：

F(x)＝F_T+F_L＝kx_T+kx_L

式中，F_T为由温度产生的水平剪力，F_L为由交通荷载产生的水平剪力，x_T为由温度变化产生的相对位移，x_L为由交通荷载产生的相对位移，当没有交通荷载时，相对位移的产生全部由温度变化而产生，当交通荷载通过桥梁时，由于通行时间短，相对位移的变化全部由交通荷载而产生。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，所述S3中还包括步骤S303,

由于交通载荷所产生支座水平力的情况复杂且对监测的频率要求高，仅考虑温度变化梁体热胀冷缩效应造成的水平力的情况,在主梁梁端与桥墩之间安装位移传感器，监测支座的相对位移，同时测量大气温度，定义橡胶支座刚度系数指标如下：

K₃＝ΔT/Δx

式中，ΔT为连续监测时间节点之间的温度变化量，Δx为连续监测时间节点之间的位移变化量。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种桥梁橡胶支座的性能监测方法，其特征在于，在S4中，将橡胶支座刚度系数指标K₃与橡胶支座理论水平刚度K₁、橡胶支座摩擦滑移后K₂范围进行比较；

若K₃与K₁相等，说明当前支座性能状况较好；

若K₃落入K₂临界范围以内，则说明橡胶支座的等效水平刚度减小，橡胶支座的橡胶层可能发生老化开裂或支座脱空病害；

若K₃超出K₂临界范围以外，则说明超过达到摩擦滑移的临界值，橡胶支座达到失效状态。