橋梁板式橡膠支座發(fā)展現(xiàn)狀和破壞的成因

(重慶交通大學 重慶 400074)

一、引言

支座在整個橋梁結構體系中是一個非常重要的部件，所有上部結構傳遞過來的恒載和活載引起的支承反力通過支座傳給下部結構的墩和基礎，它可以讓整個橋梁的上部結構在活載、收縮徐變等因素作用下能自由轉動和水平方向的移動。

板式橡膠支座的結構非常簡單，同時成本低，安裝起來也很方便，對制造商而言也非常方便。它是將加勁鋼板鑲嵌在多層橡膠中，讓兩者充分黏合，豎向剛度大，能夠承受足夠大的豎向荷載，彈性好、剪切變形也大，能滿足整個上部結構的轉動和水平移動。鋼筋混凝土和預應力混凝土公路橋梁、鐵路橋梁中被廣泛應用這種類型的支座。

二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展

鑒于橡膠對溫度變化非常敏感這一顯著特點，對氯丁橡膠支座在不同溫度梯度下進行壓剪實驗，實驗結果表明橡膠硬度、定伸應力、環(huán)境氣溫的變化使得橡膠材料的彈性模量E和剪切模量G也隨之變化，外界環(huán)境溫度升高，彈性模量E和剪切模量G的數(shù)值減小；反之，外界環(huán)境溫度降低反而增大。

三、板式橡膠支座病害破壞的成因

在各種已經通行運營的橋梁中支座的破壞形式和原因有很多種，近些年的數(shù)據(jù)顯示其破壞呈逐年增長，其中的原因除了橋梁工程中橡膠支座自身原因外，還與橋梁設計人員對支座的設計計算、生產廠家的選材、施工方人員是否專業(yè)、是否按要求安裝和施工以及后期保養(yǎng)維護是否到位有著緊密的關系。

(一)板式橡膠支座自身的原因

很多廠家為了獲得豐厚的經濟利益售賣質量不合格或翻新的支座，使得板式橡膠支座本身可能存在的問題越來越多，例如：橡膠中含有細微的雜質顆粒、細微氣孔、含有的橡膠率較低、使用回收后再生的橡膠進行生產；橡膠的膠層厚度不均勻，保護層厚度沒有達到規(guī)范要求，橡膠的耐疲勞性非常差。

(二)板式支座設計方面的原因

設計人員在進行設計驗算時，對橡膠支座的承載能力和抗剪能力驗算不準確，致使支座在實際工程中受力與理論設計值相差較大，從而被破壞。由設計方面造成的板式橡膠支座有一下幾種情況：1.設計人員對固定在墩臺上的支座的位置考慮不全面，使得整個上部結構的水平位移和轉角與理論值有差距，支座的抗剪、抗壓承載力超出規(guī)定值，局部區(qū)域受力過高，導致橡膠支座發(fā)生破壞。2.設計單一方向的滑動支座時滑動的方向設計錯誤，例如把橫向滑動的支座錯誤地設計成縱向滑動。

(三)橡膠支座生產制作方面的原因

一些不具備生產資質和檢測條件的小的手工作坊，在生產制造的過程中，沒有嚴格的按照工藝流程和生產配比來制作，生產出來的產品質量非常粗糙而且不合格，給橋梁安裝和后期運營帶來質量隱患。1.生產和制造支座的比例、流程工藝的問題帶來最終產品在物理、力學方面的性能無法達到規(guī)范的使用要求。2.沒有控制好產品的硫化時間，使得使用的橡膠讓我們誤以為達到了我們所需要的正常的硫化值，最后直接導致生產出來的橡膠支座的使用承載能力達不到最理想狀態(tài)，同時橡膠層和加勁鋼板之間的粘結強度太低。

(四)工程施工安裝過程方面的原因

施工安裝工藝流程對橡膠支座的受力狀態(tài)和使用壽命達到最理想水平是非常關鍵的，支座施工安裝的質量的好壞直接決定支座的耐久性和受力情況。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.墩臺支座墊石在施工完成后的高程和設計圖紙上的要求不一致，致使橋梁的梁底面與墊石正對應的接觸面之間的偏差超過允許值，導致有的支座脫空，而有的則承受的壓力超過最大承載能力。2.支座墊石在施工的過程中沒有達到設計要求，質量不合格，導致板式橡膠支座無法正常安裝和受力。3.安裝過程中，橡膠支座的中心線與設計時的中心線不一致，使得支座位置偏差過大，導致支座受力狀態(tài)與設計不相符。4.板式橡膠支座可能會被墩臺墊石上的混凝土、泥沙、木屑等雜物污染，從而影響支座發(fā)揮正常的受力作用。

5.板式橡膠表面人為的開槽。容易產生應力集中現(xiàn)象，局部應力太大，導致最后支座被破壞。

(五)橋梁運營維護方面的原因

橋梁中板式橡膠支座在運營和維護過程中發(fā)生破壞主要有以下一些方面：1.隨著我國經濟的發(fā)展，原來設計的車輛荷載和交通量已經遠遠不能滿足實際交通發(fā)展的要求，隨著車輛荷載的增加和交通量的增長，還有橋梁超載等問題，使得實際車輛荷載超過最初的設計荷載的很多倍，造成板式橡膠支座疲勞累積，使得支座破壞的可能性增加，支座在很長的時間段內都是超負荷工作，壽命逐漸縮短；2.空氣中的氧化物、酸、熱、紫外線、粉塵等環(huán)境因素會使板式橡膠支座在承受荷載的過程中被破壞并加速老化。3.橡膠支座在橋梁通車運營后破壞程度越來越大，都是因為初期對其養(yǎng)護不夠細致，小的損傷沒有被及時發(fā)現(xiàn)并有效解決。

四、結束語

橡膠支座的技術的發(fā)展已經越來越成熟了，各種新的技術和材料也在慢慢使用在現(xiàn)在的工程中，從上面的破壞原因分析可以看出每個環(huán)節(jié)人的因素還是主要的，橡膠支座在設計、生產制造、施工安裝等方面也在逐步完善，而在橋梁的整個造價中，支座僅僅只占極小的一部分費用。在我國，板式橡膠支座市場前景巨大，希望規(guī)范市場行為，從支座生產的源頭開始，到設計、施工安裝、運營維護等各個環(huán)節(jié)控制支座的質量，保證支座的耐久性和使用壽命達到設計值，同時繼續(xù)深入關于板式橡膠支座的試驗研究，解決目前還存在的許多問題。