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En ingeniería de puentes de carretera, rodamientos de caucho laminado Se utilizan ampliamente entre la superestructura y la subestructura de puentes. Desempeñan un papel crítico en transmitir cargas verticales, acomodar la deformación estructural , y proporcionando aislamiento y amortiguación de vibraciones.
Desde una perspectiva mecánica, esta forma estructural es muy consistente con amortiguadores de vibraciones del suelo, almohadillas de goma flexibles , y almohadillas de amortiguación de subrasante , que son típicos PRODUCTOos de aislamiento de vibraciones de caucho de ingeniería . Todos estos sistemas se basan en la Comportamiento de deformación y capacidad de disipación de energía de materiales de caucho. bajo condiciones de carga de compresión y corte.
Normalmente, las capas de refuerzo de rodamientos de caucho laminado consistir en múltiples placas de acero delgadas o mTodosas de alambre de acero . Bajo la restricción de estas capas de refuerzo, el abultamiento lateral de caucho se suprime eficazmente, mejorando así significativamente la resistencia a la compresión y rigidez general de las capas de caucho.
Al mismo tiempo, garantizando al mismo tiempo un alto capacidad de carga vertical , suficiente capacidad de deformación por corte bajo desplazamiento horizontal aún se puede lograr. Esta característica es igualmente crítica en el diseño de almohadillas de amortiguación de subrasante y almohadillas de goma flexibles.
El método de prueba del módulo elástico de compresión es uno de los enfoques centrales para evaluar la rendimiento mecánico de rodamientos de caucho laminado . Con la implementación de estándares actualizados, tanto el métodos de cálculo y procedimientos de prueba han sufrido los cambios correspondientes.
A través de una investigación experimental, este estudio analiza sistemáticamente la Factores clave que afectan la precisión de la prueba. y su grado de influencia, proporcionando una sólida Bases técnicas para la ingeniería de puentes y la ingeniería de control de vibraciones..
1. Descripción general del método de prueba del módulo elástico de compresión
1.1 Concepto básico
En 1981, Lindley P.B. propuso un modelo teórico para calcular la rigidez vertical de los cojinetes de goma , basándose en el supuesto de Comportamiento elástico casi incompresible de materiales de caucho. . Desde entonces, esta teoría se ha aplicado ampliamente en la práctica de la ingeniería.
Bajo cargas de compresión verticales , los materiales de caucho exhiben no sólo deformación por compresión en dirección espesor , pero también un cierto grado de deformación abultada lateral . Este comportamiento mecánico también es aplicable a amortiguadores de vibraciones del suelo y almohadillas de goma flexibles en sistemas de control de vibraciones en edificios.
1.2 Fórmula de cálculo
Para un cojinete de caucho que contiene n capas de goma , asumiendo que el material de caucho es incompresible y está sujeto a compresión pura , el rigidez vertical se calcula como:
Kv=E1⋅A0n⋅t1K_v = \frac{E_1 \cdot A_0}{n \cdot t_1}Kv=n⋅t1E1⋅A0
Dónde:
E₁ — Módulo elástico longitudinal del caucho.
A₀ — Área de carga efectiva
t₁ — Espesor de una sola capa de caucho.
Esta fórmula tiene un importante valor de referencia para rodamientos de caucho laminado, almohadillas de amortiguación de subrasante , y PRODUCTOos de caucho con aislamiento de vibraciones utilizados en sistemas de tránsito ferroviario..
2. Concepto de diseño del sistema automático de prueba del módulo elástico de compresión
El sistema automático de prueba de módulo elástico de compresión consiste principalmente en:
Máquina de prueba de compresión
Sensores de desplazamiento y fuerza.
Software profesional de pruebas y análisis de datos.
Durante la prueba, el sistema puede adquirir continuamente datos de carga vertical y deformación por compresión , generar automáticamente curvas tensión-deformación y calcular el módulo elástico de compresión junto con análisis de desviación.
La aplicación de este sistema.:
Reduce significativamente las operaciones manuales
Evita eficazmente los errores de lectura humanos
Mantiene los errores de prueba dentro de límites aceptables
Este modo de prueba es aplicable no sólo a rodamientos de caucho laminado , sino también a amortiguadores de vibraciones del suelo y almohadillas de goma flexibles para la evaluación del desempeño mecánico.
3. Estudio de caso de ingeniería y comparación de métodos de prueba
3.1 Descripción del caso
A rodamiento de caucho laminado fue seleccionado como el espécimen de prueba con los siguientes parámetros:
Diámetro: 140 milímetros
Altura terminada: 25mm
Espesor de una sola capa de caucho: 4 milímetros
Espesor de la placa de acero: 2 milímetros
Número de capas de placa de acero: 3 capas
Área de carga efectiva: 15.366 mm²
factor de forma: 7.0
Grosor total del caucho: 20mm
Según la nueva norma, el rango de diseño de módulo elástico de compresión es (303 ± 60)MPa.
3.2 Influencia de diferentes métodos de carga en los resultados de las pruebas
Para investigar la influencia de métodos de carga , se diseñaron dos esquemas de carga:
Esquema 1 (carga no estándar):
Tasa de carga y descarga convencional
3 ciclos de carga
Esquema 2 (carga estándar):
Carga gradual según las nuevas normas
Cada nivel de carga mantenido durante 120 segundos antes de la adquisición de datos de deformación
Los resultados de las pruebas muestran que:
Esquema 1 presenta una desviación superior 3%, con obvio efectos de histéresis
Esquema 2 muestra desviaciones menores que 3%, proporcionando resultados más estables y confiables
Esta conclusión también sirve como una referencia valiosa para evaluar el desempeño a largo plazo de almohadillas de amortiguación de subrasante bajo cargas sostenidas.
4. Análisis de incertidumbre de medición durante las pruebas
4.1 Factores de incertidumbre independientes de las propiedades de los materiales
Estos incluyen principalmente:
Precisión de medición de los instrumentos de prueba. (máquina de compresión, medidores de desplazamiento, extensómetros, etc.)
Reglas de redondeo de datos
Diferencias en la interpretación y lectura estándar por parte de los operadores.
Estas incertidumbres pueden reducirse eficazmente mediante pruebas repetidas y procedimientos operativos estandarizados.
4.2 Factores de incertidumbre relacionados con la muestra de prueba
Estos incluyen:
Errores en área de carga efectiva
Errores de medición en Espesor total del caucho y espesor de la placa de acero.
Errores en medición de altura terminada
Influencia de temperatura ambiente y humedad
Estos factores son igualmente críticos en las pruebas de almohadillas de goma flexibles y amortiguadores de vibraciones del suelo.
5. Control de la incertidumbre general de la medición
Después de combinar todos los parámetros de error, se incertidumbre total de medición está formado. Las normas pertinentes especifican claramente errores máximos permitidos para parámetros clave como carga y desplazamiento.
Al adherirse estrictamente a estos estándares y controlar eficazmente los errores acumulativos, el confiabilidad y exactitud de los resultados de las pruebas se puede mejorar significativamente.
Conclusión
Rodamientos de caucho laminado son componentes indispensables en estructuras de puentes de carretera , y sus rendimiento compresivo afecta directamente seguridad operativa del puente.
A través de la aplicación científica de Métodos de prueba del módulo elástico de compresión. , combinado con análisis de incertidumbre de medición , los errores acumulativos se pueden controlar eficazmente, lo que garantiza una alta precisión de las pruebas.
Los hTodosazgos de este estudio no sólo son aplicables a ingeniería de puentes , sino que también proporciona valiosos referencias teóricas y prácticas para el diseño, pruebas y aplicación de amortiguadores de vibraciones del suelo, almohadillas de goma flexibles , y almohadillas de amortiguación de subrasante , así como otros PRODUCTOos de aislamiento de vibraciones de caucho de ingeniería.
En ingeniería de puentes de carretera, rodamientos de caucho laminado Se utilizan ampliamente entre la superestructura y la subestructura de puentes.
