¶ 05822 鉛心橡膠支承
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第05822章
鉛心橡膠支承
1. 通則
1.1 本章概要
說明橋梁工程所採隔震用鉛心橡膠支承墊(Lead-Rubber Bearing)之材料、施工及檢驗等相關規定。
1.2 工作範圍
1.2.1 產品資料送審
1.2.2 材料及成品規格
1.3 相關準則
1.3.1 交通部 公路橋梁耐震設計規範
1.3.2 美國州公路及運輸協會(AASHTO)
AASHTO Guide Specifications for Seismic Isolation Design,2014 Fourth Edition年修訂版。
1.3.3 美國材料試驗協會(ASTM)
(1)ASTM A325M Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated,120/105 ksi Minimum Tensile Strength
結構螺栓、鋼及熱處理於120/105 ksi 之最小拉力強度標準規範
(2)ASTM A490M Standard Specification for High-Strength Steel Bolts, Classes 10.9 and 10.9.3, for Structural Steel Joints
結構鋼之高拉力螺栓之標準規範
(3)ASTM A572/A572M Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Columbium – Vanadium Structural Steel
高強度低合金鈮釩結構鋼之標準規範
(4)ASTM A1101/A1101M Standard Specification for Steel, Sheet and Strip, Hot-Rolled, Carbon, Structural, High-Strength Low-Alloy, High-Strength Low-Alloy with Improved Formability, and Ultra-High Strength
薄板、含碳、熱軋、結構鋼、強度低合金,高強度低合金,經過改良成形性和超高強度等鋼之標準規範
(5)ASTM D395 Standard Test Methods for Rubber Property – Compression Set
橡膠性能標準檢驗法—壓縮試驗
(6)ASTM D412 Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers – Tension
熱塑性硫化彈性體標準檢驗法—拉伸
(7)ASTM D429 Standard Test Methods for Rubber Property – Adhesion to Rigid Substrates
橡膠性能標準檢驗法—黏附強度
(8)ASTM D518 Standard Test Method for Rubber Deterioration – Surface Cracking
橡膠性能標準檢驗法—表面裂縫
(9)ASTM D573 Standard Test Methods for Rubber – Deterioration in an Air Oven
橡膠性能標準檢驗法—高溫劣化反應
(10)ASTM D624 Standard Test Method for Tear Strength of Conventional Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers
硫化橡膠及熱塑性彈性撕裂強度之體標準檢驗法
(11)ASTM D1149 Standard Test Method for Rubber Deterioration – Surface Ozone Cracking in a Chamber
橡膠劣化標準試驗法
(12)ASTM D2240 Standard Test Method for Rubber Property – Durometer Hardness
橡膠性能標準檢驗法—硬度
1.3.4 美國防護塗料協會(SSPC)
(1) SSPC-SP-1 Solvent Cleaning
有機溶劑潔淨
1.3.5 瑞典標準協會(SIS)
(1) SIS-05-5900 Sa 3:Blast Cleaning to Visually Clean Steel
噴砂潔淨至新金屬面
(2) SIS-05-5900 Sa 2 1/2:Very Thorough Blast Cleaning
噴砂潔淨接近新金屬面
1.4 資料送審
1.4.1 承包商於訂約後應提供產品說明書(含製造廠名稱及地址、材料規格及檢驗、試驗規範)送請工程司核可後始得進行採購作業。
1.4.2 原型試體生產前,承包商應提送設計計算書、施工製造詳圖、安裝計畫等經工程司核可後再辦理原型試體生產及試驗。
1.4.3 原型測試後,承包商應提送原型測試報告。
1.4.4 進場時,應提送由製造廠出具之產品出廠證明、品管測試報告、材料檢驗證明。國外進口產品,須附海關蓋章證明之進口報單或相關證明文件。
2. 產品
2.1 材料
除設計圖說另有規定外,鉛心橡膠支承墊材料規格應符合下列規定或經工程司核可之同等品。
2.1.1 層間加勁鋼片:ASTM A1011/ A1011M Gr. 36 Type 1或A36,其厚度至少0.3cm,不得鍍鋅。
2.1.2 外側鋼板:ASTM A572 Gr. 50,其外露面防蝕處理應採下列方式之一。
(1) 熱浸鍍鋅:鍍鋅層附著量550g/m2以上,再表面處理達SSPC-SP-1標準後,第一道噴環氧樹脂底漆膜厚75μm以上,另加氟素樹脂塗料中塗漆及面漆各30μm,該三道漆之總膜厚為135μm以上。
(2) 油漆:噴砂處理Sa 21⁄2以上,第一道噴無機鋅粉底漆膜厚80μm以上,兩道環氧樹脂塗料底漆各60μm,氟素樹脂塗料中塗漆及面漆各30μm,該五道漆之總膜厚為260μm以上。
(3) 金屬熔射:噴砂處理於噴鋁或噴鋅時,分別為Sa 3及Sa 21⁄2以上,膜厚為160μm以上,熔射作業完成1日內需施封孔處理。另加氟素樹脂塗料中塗漆及面漆各30μm,該二道漆之總膜厚為60μm以上。
2.1.3 螺栓:ASTM A325或ASTM A490。螺栓之防蝕處理方式應經工程司核可,ASTM A490螺栓不得以熱浸鍍鋅處理。
2.1.4 鉛:鉛純度至少99.9%。
2.1.5 橡膠:橡膠須為天然橡膠。且符合表05822-1之規定。
表05822-1 橡膠材質
-
-
-
試驗項目
ASTM 試驗
試驗標準
最小拉力強度(Minimum Tensile Strength),kgf/cm2
D412
160
最小拉斷伸長量(Minimum Elongation at Break),百分比
450
最大壓力之永久變形量(Maximum Compression Set),在70°C下22小時,百分比
D395
(方法B)25
最小撕裂強度(Minimum Tear Strength),kgf/cm
D624 (Die C)
32
硬度(Hardness),Type A
D2240
40 ~ 70
橡膠與鋼片之黏著力(Adhesion to Steel),kg/cm
D429
(方法B)7.2,破壞須完全發生在橡膠層內,絕不可發生於橡膠與鋼片接合面
抗臭氣能力,20%應變,臭氣濃度50±5ppm,在40°C±2°C下100小時(按ASTM D518方法裝設)
D1149
7倍放大檢視無裂縫
根據ASTM D573,在70°C加速老化(Accelerated Aging)70小時後,橡膠性質衰退程度不可超出下列範圍
拉力強度,百分比
D412
-10
拉斷伸長量,百分比
-15
硬度,點(Points)
D2240
±10
-
-
2.2 原型測試
2.2.1 除設計圖另有註明外,各型式之鉛心橡膠均須由承包商會同工程司進行實體試驗,各型式至少需使用2個依設計圖性能要求所製造之全尺寸原型試體,試體不得再使用於橋梁上。實體試驗中每一循環之載重、位移及遲滯行為等均應詳細記錄,全部過程須製成錄影帶(光碟)逕交工程司存查。
2.2.2 實體試驗
實體試驗應依下列順序進行水平力測試:
(1)常態載重試驗
在垂直載重為設計靜載重與活載重總和之下,進行20個循環測試,每個循環測試之最大力量或位移為鉛心橡膠支承所受之常態載重(風力、溫度變化等)或其所對應之位移。
(2)不同變形之特性試驗
在垂直載重為設計靜載重下,實施3個循環試驗,每個循環之最大位移依序分別為鉛心橡膠支承水平設計位移的0.25,0.50,0.75,1.0及1.25倍。
(3)性能穩定性試驗
在垂直載重為設計靜載重下進行10個循環測試,每循環之最大側向位移應為鉛心橡膠支承之水平設計位移。
(4)鉛心橡膠支承穩定度試驗
在垂直載重各為
及
下,分別進行三個循環測試,每個循環之側向位移為鉛心橡膠支承水平設計位移的1.5倍。
其中
為水平及垂直地震所造成之支承垂直載重
為設計靜載重所造成之支承垂直載重
為設計活載重所造成之支承垂直載重
2.2.3 鉛心橡膠支承特性之決定
鉛心橡膠支承在每個載重循環的有效勁度可由下式決定
其等效阻尼比
則為
=
該循環試驗中正向及負向之最大剪力
= 該循環試驗中正向及負向最大位移絕對值之平均值
=
該循環的有效勁度
=
消散能力,為2.2.2(2)節試驗中鉛心橡膠支承在不同位移振幅時所得之單一循環迴圈面積。
2.2.4 試驗結果檢核
試驗結果必須滿足下列要求,該試體的行為方可被接受,若其中任一個試驗的測試結果無法符合下列要求,則原型試體須重新設計、製作及測試。
(1)所有測試之力-位移圖的勁度必須為正值。
(2)依2.2.2節第(1)項之試驗,在設計風力或其對應之側向位移下,鉛心橡膠支承的變位或應力必須在可接受的範圍。
(3)依2.2.2節第(2)項之試驗,試體在各指定的測試位移和垂直荷重下,其任一循環的有效勁度與3個循環的平均有效勁度之差異必須在10%以內。即
=
第i個循環的有效勁度值
=
平均有效勁度
(4)依2.2.2節第(2)項之試驗,在各指定的測試位移和垂直荷重下,兩個試體的平均有效勁度值相差不得大於10%
,
分別為兩個試體的平均有效勁度
為
與
之較小者。
(5)依2.2.2節第(2)項之試驗,於第二次水平位移為鉛心橡膠支承設計位移時之3個循環測試,各試體之3個循環測試的平均有效勁度值與設計之有效勁度值相差不得超過15%。各試體之3個循環測試的平均等效阻尼比或消散能量不得小於設計之等效阻尼比或消散能量的85%。
(6)依2.2.2節第(3)項之試驗,任一個循環測試之有效勁度與第一個循環測試的有效勁度差值不得大於20%。而且任一個循環測試之消散能量不得小於第一個循環測試之消散能量的70%。
(7)依2.2.2節第(4)項之試驗,在保持指定的垂直載重下,試體必須在整個受力歷時保持穩定,其水平勁度須為正值。
(8)實體試驗結束後,原型試體不得有可見的破壞發生。
2.3 性能保證測試
在進行安裝之前,每個鉛心橡膠支承皆須進行下列性能保證測試,評定其力學特性是否與設計值相同或容許誤差範圍內。
(1)壓力試驗
每個鉛心橡膠支承應承受1.5
之垂直載重五分鐘,並於卸載前後觀察其變化。
(2)壓力及剪力組合試驗
每個鉛心橡膠支承應在
垂直載重下進行三個水平循環測試,每個循環之最大位移應為鉛心橡膠支承之設計位移。
(3)試驗結果檢核
鉛心橡膠支承經壓力試驗後,鋼片和橡膠層墊間不能有接合不良的情形,在橡膠層表面不能產生三道(含)以上大於2mm寬或2mm深的裂縫。壓力及剪力組合試驗,每個試體的平均有效勁度和設計值差異不超過±15%;每個試體的平均消散能量或等效阻尼比不得小於設計值的85%。
3. 施工
3.1 準備工作
承包商應妥為考量採購、設計、送審、製造、測試、檢驗、運輸等相關作業所需時程,否則因而延誤工期,應由承包商負全責。
3.2 運送
鉛心橡膠應於製造廠組合完成,運送時應提供合適之支撐系統以維持該支承為一完整單元,支承於運送及安裝時須保持完整無損。
3.3 安裝
3.3.1 支承之安裝計畫及施工圖須先經工程司核可,安裝時應由原製造廠指派經驗豐富之技術人員(其曾實際指導安裝之橋梁工程內容、施工時程、支承型式、載重及數量等經歷應提報工程司備查)赴現場指導承包商辦理,並於安裝前向工程司解說安裝作業,直至工程司認為承包商可自行安裝為止,其費用已包含於相關費用內,不另給付。
3.3.2 支承四周不得有足以防礙支承水平變位之螺栓或其他設備。
3.3.3 鉛心橡膠墊之頂部及底部鋼板表面應與橡膠層熱熔結合處理,暴露之鋼板表面應有防蝕處理,如2.1.2所示。
3.4 成品檢驗
(1)各型式鉛心橡膠支承墊依2.2規定辦理原型測試。
(2)每個鉛心橡膠支承墊依2.3規定辦理性能保證測試。
3.5 許可差
支承製造之許可差如表05822 -2。
表05822 -2 支承製造許可差
-
項 目
許可差
頂部及底部橡膠保護層厚度
±1.5mm
平面尺寸及高度
±6mm
頂面及底面平行差異
±1/300
3.6 標示
支承應於側面明顯位置標示其製造廠名稱、製造地點與時間、型式、尺寸、號碼、載重(靜重+活重)及設計位移等資料。
4. 計量與計價
4.1 計量
「鉛心橡膠支承,註明型式」係以「個」為計價單位,依實際裝設於橋梁上之鉛心橡膠支承數量計量。
4.2 計價
4.2.1 契約單價包括鉛心橡膠支承本體,上、下錨碇設施、無收縮水泥砂漿及為完成本項工作所需之一切人工、材料、機具、設備等費用。材料檢驗、原型測試(含試體費用)及品管測試等一切檢驗測試費用,以及製造廠指派技術人員赴工地指導承包商辦理安裝作業等所需費用均已包含於契約單價內,另無其他給付。
4.2.2 本章工作項目名稱及計價單位例舉如下。
工作項目名稱 計價單位
鉛心橡膠支承,註明型式 個
〈本章結束〉
05822-6 2021/02