公路桥梁板式盆式橡胶支座的使用寿命解读JT/T4-2004

公路桥梁板式盆式橡胶支座的使用寿命解读JT/T4-2004，151-3082-8567

板式橡胶支座由于受施工环境的约束，滑板支座的施工显的比较重要，要保持滑板支座的四氟板表面和与之摩擦的不锈钢板表面清洁，应首先把工作环境营造好，才能保证板式橡胶支座实现正常的工作状态。在施工现场常见滑板支座由于不滑动而造成支座发生较大的剪切变形现象，这种现象主要是因滑动摩擦面有杂质、不光滑或未加硅脂油引起。为防止这种现象发生，必须在落梁前排除以上不利因素，对于滑板支座的施工，*定要依据相关规范用棉丝沾丙酮或酒精擦干净摩擦表面，将板式橡胶支座上的贮油槽内注满指定的硅脂润滑油。正确的操作才能实现摩擦系数≤0.03的结果，水平剪力*旦大于正压值力的3%即会产生滑动，因此可避免较大剪切变形。但是在这里需要说明的是：滑板支座在获得正确的安装后也会有小的剪切变形，其变形量可通过下列公式计算得出。

 板式橡胶支座高架桥梁的功率流分功率流表示单位时间内外力作功或结构耗散能量的能力[6],定义为在单位时间流过垂直于波传播方向上单位面积的振动能量[7]。即当结构上作用*简谐力Fejωt并产生速度响应Vej(ωt+φ),将该力的时间平均功率称为振动功率流P,表示为:功率流既考虑了物理量力和速度的大小,也考虑两个物理量之间的相位关系。作为*个能够同时表征振动水平和传递方向的物理量,它适合于分析不同支座参数对桥梁抗震性能的影响,克服了用单*物理量评价的不足高架桥纵桥向的功率流推导城市轨道交通高架连续梁桥进行研究。该联墩号为18~21,墩高分别为7.0m、8.2m、7.8m和7.8m,20墩为固定墩,其余为活动墩。由于梁的纵向刚度远大于桥墩的弯曲刚度,在纵桥向地震激励作用下,高架桥梁结构体系上梁结构可模拟为刚体,板式橡胶支座可模拟为水平向弹簧。结构计算模型如图1所示。对于上述计算模型,可以采用如图2所示的桥梁结构电-力类比导纳分析模型进行功率流分析。图中简谐激励力FI(jω)“流过”桥梁、支座、墩柱等“元件”,以FO(jω)传到基础中,类比于电路图中的电流;每个元件两端变化的物理量速度,类比于电路图中的电压;Ya、Yb、…、Yn依次为梁质量、梁刚度和阻尼及各橡胶支座的刚度和阻尼、各墩的质量、刚度和阻尼的导纳,类比于电路图中的电阻。式中,m为质量。由上式可以计算出梁部、桥墩的质量导纳,分别用符号Ya、Yg、Yi、Yk、Ym表示。若将图中①、②、…、⑥点处导纳按照导纳的串、并联进行计算[9],可得:为了便于计算比较,将流入桥梁部的功率流作为基准,对输入到各个节点的功率流进行归*化处理,得到归*化功率流。通过计算以上流入桥梁各部分的功率流,得到传递到各桥墩的振动能量大小,进而可以评价支座参数对桥梁抗震性能的影响。

橡胶支座参数对高架桥功率流的影响板式橡胶支座水平刚度取以下数值(kN/m):1.705×104,2.273×104,2.728×104和将以上四种情况记为橡胶支座1,橡胶支座2,橡胶支座3和橡胶支座4,并与采用普通活动支座的情况做比较。流入各个桥墩的总的功率流大小随支座弹簧水平刚度大小变化如图3所示。从图3中可以看出,加入板式橡胶支座后,流入各桥墩总的功率流发生了变化:普通活动支座时,由于活动墩与梁部无水平联系,从梁部传下的功率流,全部流入固定墩,流入桥墩的总功率流实际上反应的是流入固定墩的功率流,功率流曲线比较平坦;加入板式橡胶支座后,加强了活动墩与梁部的联系,功率流在各个活动墩之间分配,随着支座水平刚度的增加,总功率流减小;当激振频率与某活动墩的自振频率接近时,即结构发生“准共振”时,则流入该墩的功率流增加,总功率流局部会出现峰值。随着激振频率的增加,流入桥墩的总功率流逐渐下降,这是由于桥梁结构的“低通滤波效应”。

限于篇幅,本文选取固定墩(墩号20)和*个活动墩(墩号19),研究流入的功率流随支座水平刚度的变化情况。可以看出:大部分功率流直接流入固定墩,只在活动墩自振频率附近的频率段,功率流分担到该活动墩;随着橡胶支座水平刚度的增加直接流入到固定墩的总功率流减小;对于活动墩,采用橡胶支座后,流入的功率流突然增加,并随着支座水平刚度的增大,功率流峰值减小;功率流峰值在该墩的自振频率附近,随着支座水平刚度的增加,峰值点相应右移;加入橡胶支座后,增强了梁和桥墩的联结,使得功率流得到“分流”,将原来固定墩承受的功率流,分担到各个活动墩上。从而提高了高架桥梁结构的整体性,使得各桥墩共同承受外力作用。本文从振动功率流的角度分析了橡胶支座对高架桥整体抗震性能的影响。分析表明,采用板式橡胶支座后,增强了梁和桥墩的水平向联结,使活动墩共同受力,分担部分梁上传下来的功率流,从而减小传递到固定墩的功率流,有利于提高结构整体的抗震性能。

    上述三类情况是板式橡胶支座在安装使用过程中常见的异常现象，异常现象不能及时排除将会降低板式橡胶支座的使用寿命。但是有*个隐形的异常现象也不容忽视，那就是较大型的板式橡胶支座的质量确认。因为我*目前受检测能力的限制，无法对大型板式橡胶支座进行实体检验，相关技术资料也不能为此确定*个较为完善的技术数据和验证条款，严格的讲其技术数据的科学性和产品质量的符合性都无法确认和保证。也因此给市场造成了混乱，给工程的施工单位和监理单位带来了困惑，给工程埋上了质量隐患。为此建议桥梁设计单位，承载力超过3000KN的支座尽量选用盆式橡胶支座，以确保工程质量。

    铁道部科学研究院研究员庄军生老师编著的《桥梁支座》*书中有关章节显示：“根据*内外技术资料表明，在正常情况下在我*板式橡胶支座使用寿命50年应是没有什么问题的……。”当然这需要设计、制造、施工各过程都要有*个严肃认真的态度才能实现。

板式橡胶支座具有构造简单、安装方便、节省钢材、价格低廉、养护简便、易于更换等特点。按形状划分：矩形板式支座、圆形板式支座、球冠板式支座、圆板坡形板式支座。由于板式支座本身具有足够的竖向刚度，可以满足较大垂直荷载，并具有良好的弹性以适应梁端的转动。尤其适用于斜交桥，立交桥等坡度桥的场所。那么今天我们解读板式橡胶支座的工作原理是什么？

    板式橡胶支座的主要功能是将桥梁上部结构的反力可靠地传递给墩台，并同时能适应桥梁结构位移和转角的变形，根据这些性能的要求，板式橡胶支座应设计成在垂直方向具有足够的刚度，以保证在*大竖向荷载作用下支座产生*定的压缩变形，*般规定支座的*大压缩变形之和不得超过橡胶总厚度的15写。板式橡胶支座在水平力方向则应具有*定的柔性.以适应由于车辆制动力、温度、混凝土收缩和徐变及活荷载作用下梁体的水平位移。同时，支座的厚度也应能适应梁体转角的需要。

    桥梁板式橡胶支座可以设计成为*端固定，另*端为活动的支座，也可以设计成为不分固定端与活动端的支座。固定支座*般厚度相对较薄，能满足梁体支承竖直反力及梁端白由转动要求即可。梁体的水平位移主要由活动支座的橡胶剪切变形来完成，其高度则取决于水平位移量的大小。两端为不分固定与活动端的支座时，两者的厚度相同。水平位移由两个支座同时完成，各承担*半。同时，所有板式橡胶支座，在*小竖向荷载作用下，都应保证支座本身不得有任何滑移现象。

 桥梁盆式橡胶支座应注意的质量问题

 但是很多地方都要对板式橡胶支座规范使用，这样才能确保产品的正常使用。

下面给大*简单介绍下这个进场时候的要求吧：

板式橡胶支座适用规范：公路桥梁板式橡胶支座技术标准（JT/T4-2004）。

（1）每块支座应该贴有出厂标识，*般都是**，例如骏腾支座。

（2）不同规格、不同分类应该进行分别包装，并且在外包装上面写上出厂日期、生产厂家、规格等等，并且在包装内要有产品**证。

（3）并且要对运送来的产品进行检验，**后才能投入使用。*般包括抗压强度、抗压弹性模量、抗剪弹性模量这三个方面。

备注检验的时候可以任意抽出三四块进行检测即可，如果发现有不**的提早进行调换，以免耽误工期。

    1．气孔、气抱：材料搅拌方式及搅拌时间末使材料拌合均匀；施工时应采用功率、转速不过高的搅拌器。另*个原因是基层处理不洁净，做桥梁盆式橡胶支座前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有fL隙，桥梁盆式橡胶支座各层出现的气孔应按工艺要求处理，防止桥梁盆式橡胶支座破坏造成渗漏。

    2．起鼓：基层有起皮、起砂、开裂、不干燥，使桥梁盆式橡胶支座粘结不良；基层施工应认真操作、养护，待基层干燥后，先涂底层涂料，固化后，橡胶支座再按防水层施工工艺逐层涂刷。

    3．徐膜翘边：防水层的边沿、分项刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象.主要原因是基层不洁净或不干燥．收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结力不强等造成翘边。故基层要保证洁净、干燥，操作要细致。

    4．破损：桥梁盆式橡胶支座防水层分层施工过程中或全部桥梁盆式橡胶支座施工完，末等桥梁盆式橡胶支座固化就上人操作活动，或放置工具材料等，将桥梁盆式橡胶支座碰坏、划伤。施工中应保护徐膜的完整。