本站原创摘 要：橡胶支座是桥梁结构的重要组成部分,直接影响着桥梁的使用寿命和结构安全.其中,板式橡胶支座由于其构造简单、安装方便、低廉、养护简便、易于更换等特点等,优点在公路桥梁中大量使用.橡胶支座在使用过程中会受到各种因素的作用,发生性能缺损,影响它的正常使用功能.本文主要介绍了公路桥梁板式橡胶支座的性能缺损类型及技术状况的等级评定.
关 键 词：板式橡胶支座；性能缺损；缺损状况；技术状况等级
中图分类号：U412.1文献标识码:A
1引言
板式橡胶支座是由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的一种桥梁支座产品.该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载,且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台；有良好的弹性以适应梁端的竖向转动；有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移.但是随着使用时间的延长,板式橡胶支座在各种因素作用下天然橡胶、薄钢板等组件存在缺损的问题,因此桥梁养护中需要对支座进行定期检查,确定板式橡胶支座的缺损类型并进行技术状况的量化评定,以便确定对支座的养护及维修措施.
2板式橡胶支座的性能缺损类型
2.1裂缝
裂缝是指板式橡胶支座在使用一定年限后表面形成的龟裂裂纹.板式橡胶支座在受氧、臭氧、紫外线及外力影响会逐渐老化,均会出现表面的裂纹.在实际养护工作中,可以发现氯丁橡胶的耐老化性能较好,而天然胶的耐老化性能较差,且更易出现这类病害情况.
2.2支座加劲钢板外露
加劲钢板外露是指板式橡胶支座内部的加劲钢板裸露,与周围空气接触,造成加劲钢板锈蚀,影响支座的耐久性及承载力.其产生的原因包括橡胶老化龟裂或支座制作期间钢板定位不准确等.
2.3支座不均匀鼓凸与脱胶
板式橡胶支座是由多层加劲钢板及多层橡胶片经涂胶粘剂加压硫化牢固地粘结成一体.通常橡胶支座在荷载作用之下,钢板之间的橡胶向外发生均匀的凸起属于正常现象.当橡胶片与加劲钢板粘结不良,或者支座垫石、梁体安装偏位时,在外界荷载作用下,橡胶与钢板粘结破坏,引起不均匀的鼓凸,见图1.
2.4支座脱空
梁体的转动是靠板式橡胶支座橡胶片的不均匀压缩来实现的,脱空是指板式橡胶支座由于压缩不均匀而与梁端底面及支承垫石之间出现的空隙,且空隙长度大于相应边长的25%.(图2).
局部脱空一方面会造成支座局部承压,支座压应力增大,导致支座发生破坏；另一方面支座承压面局部脱空后,将与外界空气接触,增大了支座与外界空气的接触面积,容易形成橡胶老化,影响支座的使用寿命.为防止出现脱空现象,通常在选用板式橡胶支座时应进行支座的偏转验算,并且使支座顶面与梁底全面积接触.支座脱空使同排支座支反力重新分布,但是边支座脱空是相对于中支座脱空比较危险的.因此,应尽量避免边支座的脱空.
2.5支座剪切超限
板式橡胶支座的水平位移是靠橡胶片的剪切变形来实现的,剪切变形过大会造成支座发生剪切破坏.剪切超限是指板式橡胶支座在不同温度条件、不同荷载作用下产生的剪切角a正切值超过规定限值(图3),当不计车辆制动力时tana不大于0.5,计入车辆制动力时tana不大于0.7.
2.6支座位置串动
支座位置串动是由于支承垫石安装时表面不平整,或者桥墩施工时高程控制不当从而造成支座局部承压,从而引起支座位置串动(图４),影响梁体的受力,严重时可能会造成梁体破损及支座脱落.
2.7聚四氟乙烯板磨损或不锈钢板缺失
聚四氟乙烯滑板式橡胶支座由聚四氟乙烯板和不锈钢板组成,聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的滑动实现梁体的水平位移,在涂抹5201-2硅脂润滑油的情况下两者之间的摩擦系数较小,所以水平位移量较大.随着使用年限的增长,聚四氟乙烯板磨损情况严重,会造成两者之间的摩擦系数增大,限制梁体的水平位移,从而影响梁体受力.在公路桥梁聚四氟乙烯滑板式橡胶支座安装施工过程中,由于支座垫石高度过高、桥墩高程控制不好等各种因素作用下,支座上部不锈钢板缺失.从而使得聚四氟乙烯板无法发挥其相应的作用,影响梁体受力.
2.8橡胶支座内在质量问题
板式橡胶支座由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的一种桥梁支座产品.市场上氯丁橡胶的耐老化性能较好,使用温度为-25℃~60℃.而天然胶耐老化性能较差,但使用温度为-40℃~60℃,有一定的耐寒性.加劲钢板的质量也参次不齐,厚度不均,影响支座运营时的受力.近年来,低价竞销抢占市场的恶性竞争,极大地降低了产品质量,严重地干扰了市场营销秩序.因此必须强化质量意识,在生产中不得使用天然橡胶代替氯丁橡胶,也不允许在氯丁橡胶中掺入天然橡胶,狠抓质量关,用设计创新和工艺创新来提高橡胶支座的质量和信誉度.
3板式橡胶支座的技术状况等级评定
支座是桥梁结构的重要部件,其作用主要有两个方面：传递上部结构的支承反力；保证结构在荷载、温度变化、混凝土收缩及徐变等因素作用下自由变形,使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式.支座的性能发生缺损必然会影响这两个方面的功能,因此在桥梁养护中需要对板式橡胶支座进行经常检查和定期检查,以便根据检查资料确定支座的技术状况等级,提出支座的养护及维修措施.板式橡胶支座的技术状况等级评定可根据支座的缺损状况做出等级评定,也可对照板式橡胶支座评定标准来进行评定.
3.1板式橡胶支座缺损状况评定方法
根据板式橡胶支座的缺损程度(大小、多少或轻重)、缺损时对结构使用功能的影响程度(无、小、大)和缺损发展变化情况(趋向稳定、发展缓慢、发展较快)等三个方面,以累加评分方式对板式橡胶支座的缺损状况作出等级评定(见表1).评定等级分为一类、二类、三类、四类、五类.在养护过程中需对支座的缺损状况进行评定,制定相应的养护措施.
3.2板式橡胶支座技术状况评定标准
一类：板式橡胶支座工作状态正常；各部分清洁完好,位置正确；
二类：板式橡胶支座上有尘土堆积,略有腐蚀；聚四氟乙烯滑板式支座滑动面干涩；
三类：板式橡胶支座开始老化；
四类：板式橡胶支座老化开裂,活动支座坏死,不能活动；
五类：板式橡胶支座错位、变形、破损严重,失去正常使用功能,使上下部结构受到异常约束,造成支承部位的缺损和桥面的不平顺.
3.3板式橡胶支座技术状况评定标准对应的养护措施
一类：不需要养护；
二类：定期清理尘土杂物,四氟板式橡胶涂抹硅脂润滑油；
三类：板式橡胶支座开始老化,应进行重点观察；
四类：考虑更换支座,使活动支座尽量保证能自由转动,重点监测支座处梁体的受力情况；
五类：及时更换支座,检查梁体质量问题,确保通车安全.
结语
为保证公路畅通,尽量保持现有桥涵构造物的技术状态和使用年限,对桥涵构造物进行定期的养护维修是必要的.而支座是桥梁结构的重要传力及受力部件,因此在桥梁养护中要重视对板式橡胶支座的定期检查,及时查清支座的性能缺损情况,根据支座技术状况等级采取相应的养护维修措施,以确保支座的正常使用.