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公路桥梁支座的分类及结构分析

公路桥梁橡胶支座不同使用规则:

(1)板式橡胶支座

板式橡胶支座的工作原理是以橡胶的弹性压缩来实现梁的竖向转动,以橡胶块的剪切变形来保证梁的水平位移。因而板式橡胶支座没有固定支座和活动支座之分。由于其水平位移是靠橡胶的剪切变形来实现的,容许水平位移量较小,故适用于中小跨径的公路、城市桥梁和铁路桥梁。标准跨径20m以内的桥梁,一般可采用板式橡胶支座。板式橡胶支座又可分为矩形和圆形两种 ,圆板式板式橡胶支座主要用于圆形桥墩的桥梁。板式橡胶支座的型号、高度等应根据实际的位移量及支座反力大小来确定。板式橡胶支座应尽量水平安装,当必需倾斜安装时,纵坡应≤2%。

(2)四氟橡胶滑板支座

四氟橡胶滑板支座是在板式橡胶支座的顶面粘贴一层平面尺寸与之相等的聚四氟板 ,在梁的底面设置一块不锈钢板与之做相对的滑移运动。这是利用了聚四氟和不锈钢之间相对运动时摩擦系数很小的特点 ,使之成为活动支座。它除了具有板式橡胶支座的优点外 ,还能满足水平位移量较大的要求。因而适用于较大跨度的简支梁和连续梁及桥面连续的桥梁。四氟橡胶滑板支座分为封闭型和简易型两种型式。对于城市桥梁及受紫外线辐射、空气污染与粉尘厉害的地区,应采用封闭型,其余均可采用简易型。四氟橡胶滑板支座的型号、高度等应根据实际的位移及支座反力大小来确定。四氟橡胶滑板支座应尽量水平安装,当必需倾斜安装时,大纵坡应≤2%。

(3)盆式橡胶支座

盆式橡胶支座是在一盆形的底座内放置一橡胶块,利用橡胶在三相受力状态下具有流体的性质这一特点来实现大的转角,同时通过放置在中间支承钢板上的聚四氟板与不锈钢板之间相对运动时的低摩擦系数来实现梁的水平位移。盆式橡胶支座能满足大的支座反力和大水平位移和大转角的要求,适用于跨度大和支座反力大的桥梁。

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质量因素

1、所采用的橡胶的胶质,这是影响板式橡胶支座质量的主要因素,目前由于市场竞争激烈,客户压价厉害,许多橡胶支座生产厂家就从这块降低成本,采用劣质橡胶,这个从外观上可以看出一二,好的橡胶,表面油亮,黝黑,用手指按压能感觉到一点点弹性,质量差点

的橡胶,表面发乌,没有光泽。但是胶质真正的好坏,就需要做实验,简单的从抗压弹性模量和抗剪弹性模量等方面去判断是不能发现质量问题,一般需要做中间胶层胶片试验进行检测方可发现问题。

2、内部钢板:钢板是板式橡胶支座承载力的保证,所以钢板在厚度上一定要达到标准,材质上一定要采用成品板材,杜绝折弯板等,在处理上一定要做到除锈,喷砂,从而保证橡胶与钢板的粘接。(部分不良厂家采用废铁皮替代、或者以厚度薄的替代厚钢板,导致产品

强度存储量不足,容易发生问题,目前部分地方要求检测极限抗压,就是为了发现该质量缺陷)

3、生产工艺:板式橡胶支座现在还没有完全实现自动化生产,流化之前的步骤基本都是手工操作,下片,裁片,叠层等工序的好坏与工人的熟练程度有很大关系。在流化机上的流化时间和温度控制也很重要,不同的规格的橡胶支座流化时间是不一样的,如果达不到相应

的流化时间,那么就会形成夹生,里边的胶没有充分流化,影响产品质量。

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检测项目

1、抗压弹性模量:检测产品设计的弹性大小。

2、抗剪弹性模量:检测产品水平变形应力大小(关键项目)

3、极限抗压强度:检测产品承载力储存模量(关键项)

4、抗剪粘接性能:检测产品内部钢板与橡胶粘接的是否存在缺陷,(关键项目)

5、抗剪老化性能:检测产品耐老化性能,目前该标准因试验标准较低,意义不大。

6、容许转角性能:检测梁体转动过程中不出现脱空容许的转动量。

7、摩擦系数:检测四氟滑板和不锈钢板在有硅脂润滑条件下的摩擦力值。

发展历史

板式橡胶支座是一种新型桥梁支座。它具有构造简单、加工制造容易、用钠过少、成本低廉、安装方便等优点。目前在国内外桥梁工程上得到了宽泛应用。

在中国,板式橡胶支座从1965年起出上海橡胶制品研究所、上海市政工程研究所和上海市政设计院等单位开始研制与试验,并先后在广东、上海、山东、广西、福建、江苏、浙江和安徽等地部分公路桥上使用。全国开始使用板式橡胶支座的是广东肇庆的公路桥,至今已有25年的使用历史。目前板式橡胶支座已成为国内公路与城市桥梁J-泛采用和深受欢迎的一种支座形式。并于1988年制定/4公路桥梁板式橡胶支座技术条件》(.288),随后又相继制定了《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》(.1-88)和《公路桥梁板式橡胶支座力学性能检验规则》(.3-90)等交通部标准.1994年修定颁布/4公路桥梁板式橡胶支座标准》(JT/T4--93),后来又修订为(JT/T4-2004)执行,为正确使用相大面积推广应用板式橡胶支座奠定了基础。

在铁路桥梁上,第一次试用板式橡胶支座是1969年在安徽固镇大桥边跨的一孔12m预应力混凝土先张梁上。随后,因更换旧梁及新建工程的需要,太原、上海、济南、沈阳等铁路局也都相继采用了板式橡胶支座。为了系统研究板式橡胶支座的抗压、剪切、转动等力学性能,1979-1981年铁道部科学研究院对160块不同规格、不同形状系数、不同胶层厚度的橡胶支座进行了系统的试验研究,并于1982年9月通过铁道部技术鉴定。各项研究参数被纳入《铁路桥油设计规程》(TN2-85),并于1987年制定门铁路桥梁板式橡胶支座技术条件》(-87)。目前板式橡胶支座主要用于6-20m中小跨径的钢筋混凝上、预应力混凝土及钢的铁路桥梁上,支座反力约达2.2MN。板式橡胶支座目前几乎在世界各地普遍采用。法国的弗列新涅提出了用钢筋格栅或钢板设置在橡胶中,用以约束橡胶的横向膨胀的方法,从而使板式橡胶支座得到了迅速的发展。

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更换方案

一、橡胶支座质量原因分析

(1)支座本身材料不均匀,个别支座采用再生橡胶。

(2)部分滑动支座安装时未涂抹硅脂油,导致滑板支座剪切破坏。

(3)安装过程中支撑垫石标高控制不好,单片梁四个受力支座受力不均衡,个别橡胶支座脱空,导致受力较大的支座变形超出规定值。

(4)结构物伸缩缝未完成,交通未完全封闭,部分社会重车通过时刹车导致支座受剪力较大,产生损坏。

二、更换方案

(1)采用支架基础大吨位千斤顶一次顶起桥跨

为便于安装支架并提供足够的支承能力,需在支架下设置钢筋混凝土基础。由于支架基础均处于河道,地基较为软弱,承载力低并且不均匀。基础置于其上将产生较大的不均匀沉降量。为了减小沉降量,必须增大钢筋混凝土基础尺寸,并对支架进行预压。此方案工程量较大、工期加长、安全性低、费用高。

(2)采用超薄单向千斤顶墩顶及百分表配合支撑顶起桥跨充分利用梁体与墩顶的空间,采用超薄单向千斤顶墩顶支撑顶起桥跨,用高度为70mm,Φ=300mm的圆形扁式油压千斤顶配电动油泵同步进行桥跨顶升,利用百分表观测梁体上升的速度,以保证桥跨各梁体受力均匀。

圆形橡胶支座常见规格有*21,*35,*42,*28,*28,*35,*42,*49,*52,*41

矩形橡胶支座常见规格有*150*21,*200*28,*150*42,*200*28,

性能特点:

板式橡胶支座主要靠的是橡胶的变形来调节平移和转动。橡胶支座是桥梁上、下部结构的连接点。其作用是将上部结构的荷载(包括恒载和活载)顺适、安全地传递到桥梁墩台上,同时要保证上部结构在支座处能自由变形(转动或移动),以便使结构的实际受力情况与计算简图相符合。因此,对桥梁支座要正确设置,并经常注意保养维修,对其损坏部分要进行修补加固。 桥梁支座按其作用分固定支座和活动支座两类。固定支座用来固定桥梁结构在墩台上的位置,它只能转动而不能移;活动支座则可保证在温度变化、混凝土收缩和荷载作用下结构能自由转动和自由移动。

橡胶支座是由多层薄钢板与多层橡胶片流化粘合而成的一种普通橡胶支座产品,这种产品具有足够的竖向刚度,能够将支座上部构造的反力可靠的传递给墩台,支座具有良好的弹性,以应对桥梁的梁端的转动 ;又有较大的剪切变形能力,以满足上部构造的水平位移。

该产品目前执行的标准为以下三个:

公路行业标准:JT/T4-2004 公路桥梁板式橡胶支座

铁路行业标准:TB/T 1893-2006 铁路桥梁板式橡胶支座

国家标准:GB 20668.4-2007 橡胶支座

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产品特点

普通板式橡胶支座(GJZ系列、GYZ系列)依靠自身的剪切变形来适应梁体的伸缩位移。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。

在板式支座表面粘复一层1.5mm-3mm厚的聚四氟板,就能制作成聚四氟乙烯滑板式橡胶支座它除了竖向钢度与弹性变形,能承受垂直荷载及适应梁端转动外,因聚四氟板的低摩擦系数,可使梁端在四氟 板表面自由滑动,水平位移不受约束,特别适宜中、小荷载,大位移量的桥梁使用。

板式橡胶支座工作原理及构造特点工作原理:

板式橡胶支座的主要功能是将上部结构的反力可靠地传递给墩台,并同时能完成梁体结构所需要的变形(水平位移及转角)。根据这些要求,板式橡胶支座设计成在垂直方向具有足够的刚度,从而保证在竖向荷载作用下,支座产生较小的变形;橡胶支座在水平方向则应具有一定的柔性,以适应梁体由于制动力、温度、混凝土的收缩、徐变及荷载作用等引起的水平位移;同时橡胶支座还应适应梁端的转动。

板式橡胶支座可以设计成为一端为固定,另一端为活动的支座。也可以设计成为不分固定端与活动端的支座。固定支座一般厚度较薄,以满足支点竖向荷载及梁端自由转动的要求即可。水平位移主要由活动支座的橡胶剪切为形来完成,其橡胶层的厚度则取决于水平位移量的大小。两端如不分固定活动的支座,则二者的厚度相同。水平变形由两个支座同时完成,各承担其一半。所有橡胶支座,在竖向荷载作用下,应保证支座本身不得有任何滑移。

构造特点:板式橡胶支座通常由若干层橡胶片与钢板(以钢板作为刚性加劲物)组合而成。各层橡胶与其上下钢板经加压硫化牢固地粘结成为一体。这种支座在竖向荷载P作用下,嵌入橡胶片之间的钢板将限制橡胶的侧向变形,垂直变形则相应减少,从而可大大地提高支座的竖向刚度(抗压刚度)。此时支座的竖向总变形,将为各层橡胶片变形的总和。橡胶片之间嵌入的钢板在阻止胶层侧向膨胀的同时,对支座的抗剪刚度几乎没有什么影响。在水平力H作用下,加劲橡胶支座所产生的水平位移量取诀于橡胶片的净厚。为了防止加劲钢板的锈蚀,板式橡胶支座上、下面及四周边都有橡胶保护。

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板式橡胶支座具有下列优点:

(1)构造简单、易于制造、造价低、节省钢材。

(2)材料来源充足,宜于定型成批生产。

(3)橡胶具有优良的弹性与阻尼性,因而橡胶支座具有良好的吸震性能,可减少动载对桥跨结构及墩台的冲击,从而改善桥梁的受力情况。

(4)板式橡胶支座在使用期间,养护工作量少。

(5) 建筑高度低,安装简便,可节约施工劳动力和时间。更换方便,在运营的桥上也可以更换支座。

(6)板式橡胶支座在竖向力作用下只发生很小的弹性变形,而水平力作用下发生的剪切变形可在水平面内任何方向发生,因而适用范围极广,能适应宽桥、曲线桥、斜交桥等。

(7) 板式橡胶支座工作性能可靠。根据对国内桥梁.上已经使用十多年的支座进行剖析对比试验,和国外有关试验与实用资料的报导,橡胶支座的使用寿命至少可达50年以上,完全有可能达到与桥梁相同的寿命。了解更多相关知识,请关注河北日煜橡胶科技!

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