基于公路橋梁橡膠支座的應(yīng)用研究

王亮 李彩平 文石命

1鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站（450052）2新密市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站（452370）3河南省基本建設(shè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院有限公司（450016）

基于公路橋梁橡膠支座的應(yīng)用研究

王亮1李彩平2文石命3

1鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站（450052）2新密市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站（452370）3河南省基本建設(shè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院有限公司（450016）

隨著國家城市框架的加大，大跨度、大噸位的橋梁施工工藝也在各個項(xiàng)目中應(yīng)運(yùn)而生，這也標(biāo)志著橋梁工程建設(shè)進(jìn)入了巔峰時期。支座是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成之一,對橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)起著承上啟下的作用,且有效地將上部所承載的力傳至下部結(jié)構(gòu)，又由于其自身的性質(zhì)原因,所以支座還可以滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)有關(guān)強(qiáng)大荷載、溫差變化或來自混凝土自身的徐變與收縮等因素引起的變形需求，從而有效地保證了橋梁的局部損傷，起到了很大的保護(hù)作用。文章通過對公路橋梁橡膠支座的分類、測試參數(shù)、測試時方法以及結(jié)果評價等進(jìn)行了總結(jié)歸納，對橡膠支座的選用、使用及檢驗(yàn)起到了指導(dǎo)作用。

公路橋梁；橡膠支座；應(yīng)用；研究

根據(jù)國家綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃，公路網(wǎng)總規(guī)模達(dá)到300萬公里以上（不含村道），其中二級以上高等級公路65萬公里，高速公路10萬公里左右。鐵路網(wǎng)總規(guī)模達(dá)到12萬公里以上，復(fù)線率和電氣化率分別達(dá)到50%和60%，其中鐵路客運(yùn)專線和城際軌道交通線路1.5萬公里以上。城市軌道交通線路250公里。隨之而來的橋梁工程建設(shè)被提到了重要位置，那么如何保證橋梁的結(jié)構(gòu)安全，如何確保其上、下部結(jié)構(gòu)之間力的有效傳遞是人們一直關(guān)注的問題，也是當(dāng)下迫切需要解決的問題之一。

1 橋梁橡膠支座分類

常見的橡膠支座有板式支座、盆式支座和球形支座三種。

1）板式橡膠支座

其由多層天然橡膠與至少兩層以上相同厚度的薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成一種橋梁支座產(chǎn)品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺；有良好的彈性以適應(yīng)梁端地轉(zhuǎn)動；有較大地剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移。板式支座按形狀劃分為矩形、圓形兩種產(chǎn)品，按是否能夠提供水平位移，劃分為聚四氟乙烯滑板支座和普通橡膠支座。

2）盆式橡膠支座

盆式橡膠支座根據(jù)應(yīng)用范圍可以分為三大類：公路橋梁盆式橡膠支座、鐵路橋梁盆式橡膠支座及盆式橡膠支座的衍生品。常用的公路盆式橡膠支座型號有：GPZ盆式橡膠支座、GPZ（Ⅱ）盆式橡膠支座(依據(jù)GT 391—1999)和GPZ(KZ)盆式橡膠支座等幾個系列。常用的鐵路盆式橡膠支座有TPZ-I鐵路盆式橡膠支座、TPZ標(biāo)鐵路盆式橡膠支座、專橋8156鐵路橋梁支座。盆式橡膠支座的衍生品種類很多，比如QPZ盆式橡膠支座、KPZ系列盆式橡膠支座、彈性減震球型鋼支座、自調(diào)高盆式橡膠支座等。

3）球型支座

球型支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板（F4、球面四氟板）及橡膠擋圈組成的一種特殊盆式橡膠支座產(chǎn)品。它將盆式支座中的橡膠板改為球面四氟板因而得名,由于QZ球型支座中間鋼板及底盆亦相應(yīng)地改成球面，減小了摩擦系數(shù)。其位移由上支座板與平面四氟板之間的滑動來實(shí)現(xiàn)。在上支座板上設(shè)置導(dǎo)向槽或?qū)颦h(huán)來約束支座的單向或多向位移，可以制成球形單向活動支座和固定支座。通過球形板和球面四氟板之間的滑動來滿足支座轉(zhuǎn)角的需要。

2 制作過程

1）需要提供圖紙，因?yàn)閳D紙是最為準(zhǔn)確的制作步驟的體現(xiàn)，如果沒有除非常見型號板式支座問清長寬高或者半徑且高度計(jì)算時注意單位的換算，盆式支座注意位移量是固定的還是活動的，計(jì)算的時候記得地腳螺栓重量。

2）注意客戶需求，客戶是要國標(biāo)的還是要一般的。需求不同報(bào)價不同制作流程也就不同。

3）盡量給客戶提供些安裝建議，如果安裝不正確肯定會出現(xiàn)支座浮空或者擠壓影響支座正常荷載的問題，那么整個橋的質(zhì)量和使用壽命也就令人擔(dān)憂了。

3 計(jì)算方法

板式橡膠支座是使用最多的一種支座，當(dāng)然也是最為簡單的一種。板式橡膠支座分為矩形和圓形，也有其他形狀。支座都是按體積進(jìn)行計(jì)算價格的，矩形的就是長乘寬乘高再乘以單價也就是這個產(chǎn)品的價格了。板式橡膠支座的常用代號GYZ、GJZ、GYZF4、GJZF4。盆式橡膠支座就比較簡單了，它是按重量進(jìn)行收費(fèi)的，我們有詳細(xì)的規(guī)格重量介紹跟查字典差不多，這里的重量不要忘記加上螺栓的重量。

4 支座布置

橋梁支座的布置主要和橋梁的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。通常在布置支座時需要考慮以下基本原則：1）上部結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)時，支座應(yīng)能同時適應(yīng)橋梁順橋向（X方向）和橫橋向（Y方向）的變形；2）支座必須能可靠的傳遞垂直和水平反力；3）支座應(yīng)使由于梁體變形所產(chǎn)生的縱向位移、橫向位移和縱、橫向轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能不受約束；4）鐵路橋梁通常必須在每聯(lián)梁體上設(shè)置一個固定支座；5）當(dāng)橋梁位于坡道上,固定支座一般應(yīng)設(shè)在下坡方向的橋臺上；6）當(dāng)橋梁位于平坡上，固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端橋臺上；7）固定支座宜設(shè)置在具有較大支座反力的地方；8）在同一橋墩上的幾個支座應(yīng)具有相近的轉(zhuǎn)動剛度；9）連續(xù)梁可能發(fā)生支座沉陷時，應(yīng)考慮制作高度調(diào)整的可能性。總之，橋梁支座的布置原則是既要便于傳遞支座反力，又要使支座能充分適應(yīng)梁體的自由變形。

5 檢測參數(shù)

1）抗壓彈性模量：檢測產(chǎn)品設(shè)計(jì)的彈性大小。2）抗剪彈性模量：檢測產(chǎn)品水平變形應(yīng)力大小（關(guān)鍵項(xiàng)目）。3）極限抗壓強(qiáng)度：檢測產(chǎn)品承載力儲存模量（關(guān)鍵項(xiàng)）。4）抗剪粘接性能：檢測產(chǎn)品內(nèi)部鋼板與橡膠粘接的是否存在缺陷，（關(guān)鍵項(xiàng)目）。5）抗剪老化性能：檢測產(chǎn)品耐老化性能，目前該標(biāo)準(zhǔn)因試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較低，意義不大。6）容許轉(zhuǎn)角性能：檢測梁體轉(zhuǎn)動過程中不出現(xiàn)脫空容許的最大轉(zhuǎn)動量。7）摩擦系數(shù)：檢測四氟滑板和不銹鋼板在有硅脂潤滑條件下的摩擦力最大值。

6 測試儀器

壓力試驗(yàn)機(jī)及工裝。橡膠支座應(yīng)具有檢測鑄鋼件的無損探傷設(shè)備。有一定數(shù)量的工卡、量具球型支座單元,機(jī)械加工設(shè)備及工裝,聚四氟乙烯板物理機(jī)械性能檢測設(shè)備包括拉力試驗(yàn)機(jī)、分析天秤。橡膠支座成品力學(xué)性能檢測設(shè)備；包括：壓力試驗(yàn)機(jī)和工裝。橡膠支座應(yīng)具有檢測鑄鋼件的無損探傷設(shè)備。有一定數(shù)量的工卡、量具，如圖1所示。

圖1 工卡量具圖

7 抽檢要求

橡膠支座抽樣規(guī)則及抽樣單、抽樣方法，按企業(yè)申報(bào)產(chǎn)品的單元分別進(jìn)行隨機(jī)抽樣。

1）板式橡膠支座進(jìn)行檢測

抽樣基數(shù)：抽取不同規(guī)格、不同形狀系數(shù)的三種支座，每種不少于48塊；外觀、幾何尺寸檢驗(yàn)：每種抽取12塊；成品解剖檢驗(yàn)：抽取形狀不同，橡膠層大于等于3層的兩塊支座；按不同膠種，抽取全項(xiàng)橡膠物理機(jī)械性能的試樣。成品力學(xué)性能：申（換）證審查按JT/T 4—2004標(biāo)準(zhǔn)中6.2.3表12所規(guī)定的頒發(fā)許可證時要求檢驗(yàn)。除抽檢樣品外，還需備份封存同樣數(shù)量的樣品以備必要時復(fù)檢。備份樣品在企業(yè)獲得檢驗(yàn)結(jié)果后，方可開封使用。

2）盆式橡膠支座抽樣檢測

3 座（2.5 MN或3 MN的支座）；外觀及支座各部位幾何尺寸檢驗(yàn)：抽取一座；按不同膠種，抽取全項(xiàng)橡膠物理機(jī)械性能的試樣。板式橡膠支座已檢測的膠種，不再重復(fù)檢測。成品力學(xué)性能：抽取一座承載力等級為2.5MN或3MN的支座；除抽檢樣品外，其余二座為備份樣品以備必要時復(fù)檢。備份樣品在企業(yè)獲得檢驗(yàn)結(jié)果后，方可開封使用。

3）球型支座抽樣檢測

3 座（2.5 MN或3 MN的支座）；外觀及支座各部位幾何尺寸檢驗(yàn)：抽取一座；成品力學(xué)性能：抽取一座承載力等級為2.5 MN或3 MN的支座；除抽檢樣品外，其余二座為備份樣品以備必要時復(fù)檢。備份樣品在企業(yè)獲得檢驗(yàn)結(jié)果后，方可開封使用。

8 取樣要求

極限抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量檢測每檢驗(yàn)批抽取橡膠支座成品三塊；抗剪彈性模量檢測每檢驗(yàn)批抽取橡膠支座成品三對（6塊）；支座解剖檢測按每檢驗(yàn)批抽取成品橡膠支座一塊，將其沿垂直方向鋸開，進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目檢驗(yàn)；摩擦系數(shù)的檢測每檢驗(yàn)批抽取橡膠支座成品三對（6塊）。

9 結(jié)果判定

支座檢驗(yàn)時，若有一項(xiàng)不合格，則應(yīng)從該批產(chǎn)品中隨機(jī)再抽取2倍支座，對不合格項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，若仍有一項(xiàng)不合格，則判定為該批產(chǎn)品不合格。支座力學(xué)性能試驗(yàn)時,隨機(jī)抽取三塊（或三對）支座，若有兩塊（或者兩對）不能滿足要求，則認(rèn)為該批產(chǎn)品不合格；若有一塊（或一對）支座不能滿足要求，則應(yīng)從該批產(chǎn)品中隨機(jī)再抽取兩倍支座，對不合格項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，若仍有一項(xiàng)不合格，則判定為該批產(chǎn)品不合格。

10 結(jié)語

在橋梁施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定選取與橋梁等級要求相匹配的橡膠支座，并進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)程序，確保支座的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。對于檢測存在爭議時，應(yīng)以試驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn),兩臺壓力試驗(yàn)機(jī)測試結(jié)果有爭議時，應(yīng)以試驗(yàn)設(shè)備滿足規(guī)范JT/T 4—2004要求試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)，兩臺試驗(yàn)機(jī)功能相同時，可請國家批準(zhǔn)的第三方智聯(lián)監(jiān)督機(jī)構(gòu)進(jìn)行仲裁。

[1]JT/T 4—93,公路橋梁板式橡膠支座成品力學(xué)性能檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[2]JT/T 4—2004,公路橋梁板式橡膠支座[S].

[3]GB 20688—2006,橡膠支座第2部分：橋梁隔震橡膠支座[S].

[4]JT/T 663—2006,公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列[S].